JP5356037B2 - インターネットベースのアシスト全地球測位システム - Google Patents

Description

本発明は、米国政府の支援によってなされたものである。本発明において、米国政府は一定の権利を有する。

本発明は、一般に通信に関する。より詳細には、本発明は、デバイスの位置決定を容易にするための通信に関する。

全地球測位システム（ＧＰＳ）が知られている。典型的な構成はＧＰＳ受信機を含み、ＧＰＳ受信機は、知られている技術を使用し、ＧＰＳ衛星と通信して受信機のジオロケーションを決定することができる。典型的なＧＰＳ受信機に関連した欠点は、これらの受信機が上空のクリアな視界を必要とすること、および少なくとも４つの衛星からの信号を必要とすることである。こうした制限により、建物の内部から、または他のＲＦ受信不良環境からの操作は除外される。典型的なＧＰＳ受信機に関連した別の欠点は、これらの受信機が位置決定を行うのに数分を要することである。これは、９１１番緊急通報に応答する携帯電話など、移動局の位置決定をはじめとする多くの用途にとって、かなりの遅延となることがある。

たとえば、９１１番緊急通報に応答する携帯電話に関する所在情報、またはジオロケーション情報を提供するための取組みが行われてきた。こうしたデバイスにおいて、従来のＧＰＳ受信機の使用に関連した課題の１つが、従来のＧＰＳ受信機を携帯電話に組み込むのに付随する追加のコスト、サイズおよび電力消費である。この問題は、携帯電話の小型化が進むにつれ、ますます顕著になってきている。

従来のＧＰＳ受信機に関連したさまざまな欠点を回避する取組みにおいて、無線セルラネットワークと共に使用するためのアシストＧＰＳ技術が開発されている。こうした構成は、移動局の位置に関するセルラネットワークからの入手可能な情報を利用して、実際の位置に関する初期推定を行う。セルラネットワークの多くは、１つまたは複数の基地局によって各々がサービスを受けるセルと呼ばれる地理的領域に分割される。ネットワークは、どのような移動局がどの基地局によってサービスを受けているかを判定することができる。特定の基地局によってカバーされる地理的領域に関する情報により、移動局の所在または位置の初期の大まかな推定が得られる。

アシストＧＰＳ技術は、移動局の位置のこうした初期推定を使用して、その移動局に付随する改良型ＧＰＳ受信機に情報を提供することを含む。この改良型ＧＰＳ受信機は、位置決定を行うために初期位置情報を使用して、受信機が、ＧＰＳ衛星と通信するのを支援する。支援情報によって改良型ＧＰＳ受信機が誘導され、位置決定プロセスを高速化しかつ改良型ＧＰＳ受信機による処理能力をそれほど必要としないやり方で、試行されたＧＰＳ衛星との通信が方向付けられる。

このような構成は、セルラネットワーク内で通信する移動局には有用であることが証明されているものの、他の状況においてはなお、アシストＧＰＳに対する要求が存在する。たとえば、セルラネットワーク内において通信不能なデバイスの位置決定または追跡ができれば有用であろう。本発明は、ＧＰＳシステムの能力を拡大して、より広範なさまざまなデバイスのためのアシストＧＰＳによる位置決定を実現する構成を提供する。

デバイスを位置決定する例示的な方法は、デバイスが全地球測位システムと相互作用（ｉｎｔｅｒａｃｔ）することを容易にするために、デバイスに関するインターネット情報に基づいた推定デバイス位置を使用して、デバイスのためのアシスト全地球測位システム通信を生成することを含む。

一例は、デバイスとのインターネット接続から推定デバイス位置を決定することを含む。決定された推定デバイス位置に関連付けられた少なくとも１つのＧＰＳコードが決定される。少なくとも１つのＧＰＳコードがデバイスに提供される例では、方法は、ＧＰＳシステムと相互作用するために、少なくとも１つのＧＰＳコードを使用して、デバイスに対応した情報の表示を受信することを含む。実際のデバイス位置は、この受信された表示から決定できる。

１つの例示的な方法は、デバイスに関するインターネット情報に基づいた推定デバイス位置に対応するアシスト全地球測位システム通信を受信することを含む。次いで受信されたアシスト全地球測位システム通信を地球測位システムとの相互作用に使用して、デバイスの実際の位置に関する情報を得ることができる。

１つの例示的な方法は、実際のデバイス位置に関する情報を、そのデバイスからリモートに処理できるように送信し、デバイスの実際の位置を決定することを含む。

本発明のさまざまな特徴および利点は、以下の詳細な説明から当業者には明らかになるであろう。詳細な説明に添付される図面は、後述するように簡潔に説明することができる。

図１は、少なくとも１つのデバイス２２を位置決定するのに有用な通信構成２０を概略的に示す。図において、デバイス２２はノート型、すなわちラップトップコンピュータを含む。他の例のユーザデバイスは、携帯情報端末、ファクシミリ機および他の携帯型デバイスを含む。

デバイス２２は、たとえば回線ベースまたは無線技術を使用して、インターネット２４を介した通信が可能である。インターネット２４を介した通信が可能な任意のユーザデバイスは、アシスト全地球測位システム位置決定のための機能を有していることを条件に、本発明の実施形態を使用して位置決定することができる。

図１の例はネットワークサーバ２６を含み、ネットワークサーバ２６は、インターネット２４を利用し、デバイス２２に関するインターネット情報に基づいたデバイス２２の位置の初期推定を行う。この例では、ネットワークサーバ２６は、初期位置推定情報をロケーションサーバ２８に提供する。この例では、ロケーションサーバ２８は、デバイス２２の実際の位置に関する決定を行うために初期位置推定情報を利用して、全地球測位システム（ＧＰＳ）と通信するデバイス２２を支援する、デバイス２２用の通信を生成する。この例では、ロケーションサーバ２８は、たとえばＧＰＳ衛星３２とのＧＰＳ通信が可能なアンテナ３０を含む。

デバイス２２は、ＧＰＳ衛星３２と通信するためのアンテナ３４を含み、ＧＰＳ位置決定技術を使用して、デバイス２２の実際の位置の少なくとも１つの推定を決定する。次いでこの情報は、たとえばインターネット２４を介してネットワークサーバ２６に伝達されることが可能であり、それにより、デバイス２２の実際の位置または推定位置の表示を所望のやり方で処理できる。

このような構成は、ＧＰＳ技術の利点を利用するやり方で、さまざまなデバイスを位置決定するための能力を提供する。図示された構成は、こうした各デバイスが独立したＧＰＳ受信機を有することを必要としない。代わりにアシストＧＰＳ通信に基づいて動作できる改良型ＧＰＳ受信機を使用して、位置決定を行うのに有用な情報を収集するために、ＧＰＳシステムと通信する受信機を誘導することができる。

図２は、１つの例示的な手法を概説する流れ図４０を含む。図２におけるプロセスは４２で始まり、ここで当該デバイスがインターネット上に存在するかどうかの決定がなされる。インターネットの存在は知られているさまざまなやり方で検出することができる。本明細書で使用される「インターネット上の存在」とは、たとえば、インターネットを介した通信に使用されているデバイス、またはアクティブなインターネット接続を有しているデバイスを意味する。

図３に概略的に示されるように、例示的なネットワークサーバ２６は、インターネットインターフェースモジュール４４およびインターネットプローブツールモジュール４６を含む。図３に示されるさまざまなモジュールまたは部分は、解説目的のために概略的に示されている。各モジュールまたは部分は、ハードウエア、ソフトウエア、またはその両方を含んでよい。図示された各モジュールに関連したさまざまな機能は、ネットワークサーバ２６、ロケーションサーバ２８、およびデバイス２２の機能を実行することが可能なデバイス内のさまざまな部分間で、図３に示されるものとは異なるように共有されてよい。本明細書から利益を有する当業者は、図示された例によって特定のニーズに最適になるやり方で提供される結果を実現するために、どのような構成要素の配置が最適であるかを認識するであろう。たとえば、ネットワークサーバ２６とロケーションサーバ２８とを単一のデバイスに統合すること、またはネットワークサーバ２６とロケーションサーバ２８の１つまたは両方を２つ以上のデバイスに分割することが可能な場合がある。

ネットワークサーバ２６は、インターネットプローブツールモジュール４６を利用して、当該デバイス（たとえばデバイス２２）がインターネット上に存在するかどうかを判定する。一例では、デバイス２２は、知られているインターネットプローブツールを使用して検出できるビーコン型信号を送出する。別の例では、デバイス２２は一意の識別子を含み、この識別子はインターネット上のデバイス２２の存在を検出するのに追跡可能なやり方で、デバイス２２を起点にしたインターネット通信に関連付けられている。

図３の例では、デバイス２２は、インターネットインターフェースモジュール５２とインターネットプローブモジュール５４とを有するジオロケーションモジュール５０を含み、このインターネットインターフェースモジュール５２とインターネットプローブモジュール５４は、インターネット２４上にデバイス２２が存在するかどうかをネットワークサーバ２６が判定することを容易にする。

ネットワークサーバ２６が、インターネット上にデバイス２２が存在することを判定すると、ネットワークサーバ２６は、デバイス２２に関するインターネット情報に基づいた推定デバイス位置を決定する。これは図２の５６にて行われる。一例では、インターネットプローブモジュール５４はソフトウエアを含み、ソフトウエアがネットワークサーバ２６に対して、関連するまたは有用なローカルネットワーク情報、たとえばＩＰアドレス、デフォルトゲートウェイの識別子、または別のインターネットの位置表示などを送信する。一例では、ネットワークサーバ２６は、既存のインターネットレジストリ情報および知られているネットワークツールを使用して、インターネット２４を介して通信されるテストパケットを生成する。テストパケットは、デバイス２２の位置の粗い、または大まかな推定に関する情報を提供する。図３の例では、データ処理モジュール５８がこうした情報を収集し、それを処理して、デバイス２２の位置決定を容易にする。

一例は、収集されたインターネット情報に基づいたデバイス位置の初期推定において信頼レベルを決定することを含む。一例における信頼レベルの決定は、大まかな推定を行うために使用される技術に依存する。初期推定の信頼レベルが高いとき、ネットワークサーバ２６は、初期位置推定モジュール６０によってロケーションサーバインターフェース６２を介してロケーションサーバ２８まで通信される初期位置推定として、この推定を利用する。この例では、ロケーションサーバ２８は、ネットワークサーバ２６と通信するためのネットワークサーバインターフェース６４、およびＧＰＳモジュール６６を含み、このロケーションサーバ２８が初期デバイス位置推定を使用してデバイス２２用のＧＰＳアシスト通信を生成することになる。これは図２の６８にて行われる。

初期推定の信頼レベルが選択された閾値を下回る場合、ネットワークサーバ２６は、デバイス２２からデバイス２２の位置に関するより多くの情報を取得するよう試みる。一例では、ネットワークサーバ２６は、推定デバイス位置の近くにあると考えられる複数の既知のインターネットポイント（たとえばノード）を決定する。いくつかの例示的な既知のインターネットポイントは、確立され、既知である座標を有する。いくつかは関連付けられたＩＰアドレスを有する。ネットワークサーバ２６は、選択された既知のインターネットポイントのＩＰアドレスなどの情報をデバイス２２に送信する。一例におけるインターネットプローブモジュール５４は、受信された各ＩＰアドレスにテストパケットを送信し、少なくとも１つのメトリック（たとえば、デバイス２２と既知のインターネットポイントとの間の通信に関連したレイテンシ）を示す情報を収集し、この収集情報をネットワークサーバ２６に送り返す。ネットワークサーバ２６によって受信された収集情報により、ネットワークサーバ２６は選択されたインターネットポイントの既知の位置および収集されたメトリック情報を使用して、デバイス２２の位置のより精度の高い、すなわちより正確な推定を決定することができる。この例において、初期位置推定モジュール６０は、こうした情報を使用して推定デバイス位置に関する決定を行う。

推定デバイス位置情報がロケーションサーバ２８に提供されると、ＧＰＳモジュール６６は、デバイス２２に転送されるＧＰＳアシスト通信を構成する。図２において、ＧＰＳアシスト通信は、７０においてデバイス２２と通信される少なくとも１つのＧＰＳアシストコードを含む。一例におけるＧＰＳアシスト通信は、ＧＰＳシステムと通信するまたは既知のＧＰＳシステムのデータを使用するロケーションサーバ２８に基づいて、適切なＧＰＳ衛星３２に関する決定を行う。デバイス２２はこのＧＰＳ衛星３２と通信して、ＧＰＳ位置決定を行うことができる。図３のこの例では、ネットワークサーバ２６が、デバイス２２にＧＰＳアシスト通信を転送する。

デバイス２２は、アシストＧＰＳチップ７４を備えるアシストＧＰＳ受信機７２を含み、アシストＧＰＳチップ７４は、たとえばアシストＧＰＳ機能を有する、既知の携帯電話内にあるものと同様に動作する。デバイスインターフェース７６およびＧＰＳインターフェース７８は、アシストＧＰＳ受信機７２とジオロケーションモジュール５０との間の通信を容易にする。

この例では、アシストＧＰＳ受信機７２がロケーションサーバ２８から受信した情報を利用して、適切なＧＰＳ衛星３２を検出し、こうした通信に基づく擬似距離を決定する。ＧＰＳ処理モジュール８０は、擬似距離の表示を生成し、図示された例におけるネットワークサーバ２６とインターネット２４を介して再び通信する。図２は、８２でデバイス２２によって処理されたＧＰＳアシストジオロケーションを表示するデバイス２２からのＧＰＳデータの受信を示す。ロケーションサーバ２８はこの表示を受信し、ＧＰＳモジュール６６は知られている技術を利用してデバイス２２の実際の座標を決定する。

デバイス２２の実際の座標は、さまざまな許容範囲内において決定されてよいことを理解されたい。いくつかの場合では、実際に決定された位置は、他の場合に比べてより正確になる。本明細書内における「実際のデバイス位置」という用語の使用は、厳密なまたは正確な位置に限定されると解釈されるべきではなく、たとえば特定の状況によるニーズに応じて、許容範囲内または誤差範囲内における位置情報を含むと理解されたい。

図示された例では、ネットワークサーバ２６はユーザインターフェース９０を含み、ユーザインターフェース９０は、たとえばデバイス位置決定プロシージャを開始するために使用できる１つまたは複数のユーザデバイスとの通信を容易にする。アシストＧＰＳ情報に基づいてロケーションサーバ２８によって決定された実際のデバイス座標は、ユーザインターフェース９０を介してユーザと通信することができ、それによりデバイス２２の検索を試みるなど、適切な措置を講じることができる。

例示的な実施形態は、例示的なアシストＧＰＳ技術を使用して、インターネットを介した通信が可能なさまざまなデバイスを位置決定する能力を提供する。本発明以前は、アシストＧＰＳが位置決定するデバイスは、セルラネットワークとの通信が可能な携帯電話などに限定されていた。開示された例示的な実施形態は、さまざまな有用な用途を有するやり方で、デバイスを位置決定する能力を拡大し、アシストＧＰＳ技術の能力を向上させる。

上記の記述は、例示的なものであって、限定するものでは全くない。必ずしも本発明の趣旨を逸脱しない開示された例に対する変更形態および修正形態が、当業者には明らかになるであろう。本発明に与えられる法的保護の範囲は、添付の特許請求の範囲を検討することよってのみ決定することができる。

少なくとも１つのデバイスを位置決定するための通信システムの選択された部分を示す概略図である。 本発明の一実施形態に有用な１つの例示的な手法を概説した流れ図である。 図１の実施形態の選択された部分を、若干より詳細に説明する概略図である。

Claims (10)

1. デバイス（２２）を位置決定する方法であって、
   デバイス（２２）が全地球測位システム（３２）と相互作用することを容易にするために、デバイスに関するインターネット情報に基づいた推定デバイス位置を使用して、デバイス（２２）のためのアシスト全地球測位システム通信（６８）を生成することを含み、
   デバイス（２２）の少なくとも１つのインターネット接続に関する情報を得ることと、
   得られた情報から推定デバイス位置の第１の推定を決定することと、
   決定された第１の推定に関する信頼レベルを決定することと
   によって、推定デバイス位置を決定すること（４２、５６）と、
   信頼レベルが閾値より大きい場合、第１の推定を決定された推定デバイス位置として使用すること、および
   信頼レベルが閾値を下回る場合、該デバイス（２２）の位置に関する追加の情報が得られるべきであると決定することを含むことを特徴とする、方法。
2. 推定デバイス位置に関連付けられた少なくとも１つの全地球測位システムコードを決定すること、および
   少なくとも１つの全地球測位システムコードを使用するデバイスに対応した情報から実際のデバイス位置を決定すること
   を含む、請求項１に記載の方法。
3. 少なくとも１つの決定された全地球測位システムコードをデバイスに提供すること（７０）、および
   デバイスからの情報を受信すること
   を含む、請求項２に記載の方法。
4. 受信された情報が、少なくとも１つの決定された全地球測位システムコードに関連付けられた全地球測位システム衛星を検出するデバイスに対応した擬似距離を含む、請求項３に記載の方法。
5. 受信された情報に基づいた幾何学的分析から実際のデバイス位置を決定することを含む、請求項３に記載の方法。
6. 決定された信頼レベルが選択された閾値を下回る場合、既知の位置を有する少なくとも１つのインターネットノードに対するデバイス位置に関するデバイスからの追加の情報を得ること
   を含む、請求項１に記載の方法。
7. 既知の位置を有する少なくとも１つのインターネットノードについて、デバイスに通知すること、
   デバイスと、既知の位置を有する少なくとも１つのインターネットノードとの間の相互作用に関する、デバイスからの、少なくとも１つのメトリックに関する情報を得ること、および
   得られた情報を使用して推定デバイス位置を決定すること
   を含む、請求項６に記載の方法。
8. 少なくとも１つのメトリックに関する情報が、デバイスと、既知の位置を有する少なくとも１つのインターネットノードとの間の通信に関連したレイテンシに関する情報を含む、請求項７に記載の方法。
9. デバイスにおいて、インターネットを介した、推定デバイス位置に基づいて生成されたアシスト全地球測位システム通信を受信すること、および
   受信された通信を使用して、デバイスからの少なくとも１つの全地球測位システム測定を容易にすること
   を含む、請求項１に記載の方法。
10. 信頼レベルが閾値を下回る場合、
    選択された既知のインターネットポイントと通信するようにデバイスに命令し、
    選択された既知のインターネットポイントと通信するデバイスに関連する少なくとも１つのメトリックを示す収集情報を受信する、
    ことによって追加の位置情報を取得し、
    追加の位置情報を使用して、デバイスに対するアシスト全地球測位システム通信を生成する、
    ことを含む、請求項１に記載の方法。

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