JPH10509000A - 移動通信ネットワークを使用するロケーティング・システムおよび方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ディファレンシャル・ポジショニング・システム（１０）は、衛星ベース又は地上ベースのポジショニング・システム（１２）の構成品と移動通信ネットワーク（１４）の構成品とを含む。ディファレンシャル・ポジショニング・システム（１０）は、正確で即時性を有する位置情報を移動ユニット（１７）に与える。移動通信ネットワーク（１４）のトランスミッタ・サイト（４０）は、基準ポジショニング受信機（３８）と関連付けられている。基準ポジショニング受信機（３８）は移動ユニット（１７）へ伝送するための補正データを発生させる。移動ユニット（１７）は、基準ポジショニング受信機（３８）によって生成された補正データを受信するモバイル通信装置（４２）と固定された位置を発生させるモバイル・ポジショニング受信機（２４）とを含む。移動ユニット（１７）は、移動通信装置（４２）によって受信された補正データを用い、モバイル・ポジショニング受信機（２４）により、固定された位置を精巧なものとする。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の名称 移動通信ネットワークを使用するロケーティング・システム および方法 発明の技術分野 本発明は，ロケーティング・システムに関し，そして特に移動通信ネットワー クすなわちモバイル通信ネットワーク（ｍｏｂｉｌｅ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉ ｏｎ ｎｅｔｗｏｒｋ）を使用するロケーティング・システムと方法に関する。 発明の背景 移動通信技術は過去１０年間に豊かな成長をとげた。多くの自動車，トラック ，飛行機，ボートおよびその他の輸送手段が，衛星ベースもしくは地上ベース・ トランシーバのネットワークを介して便利で信頼性のある移動通信を可能とする 装置を装備している。この技術の進歩は，ハンドヘルド，ポータブル・移動通信 装置の幅広い利用をもたらした。 移動通信システムの多くの利用者は，その位置の正確な決定，そして恐らくは その位置を離れた位置に報告する必要がある。例えば，輸送手段の中で，もしく は人により携帯されているセルラ電話は位置情報を報告する便利な通信リンクを 提供する。位置情報は，グローバル・ポジショニング・システム（ＧＳＰ）のよ うな衛星ベース・ボジショニング・システム，もしくはＬＯＲＡＮ−Ｃのような 地上ベース・ポジショニング・システムを含む従来からあるポジショニング・シ ステムにより生成できる。しかし，これらの解決方法は，非常に高精度の位置正 確性を必要とする特殊な用途に対しては適切でない。 発明の要約 本発明により，移動通信装置を備える輸送手段，人もしくは物の位置を定めそ して報告するために使用される従来技術にともなう不都合および問題は，実質的 に減少もしくは取り除かれた。本発明の一態様は，現在あるモバイル通信システ ムの下部的構造であるポジショニング・システムを集約するディファレンシャル ・ポジショニング・システムを提供することである。 本発明の実施例に従って，セルラ電話ネットワークを使用するロケーティング システムおよびポジショニング・システムは，既知の座標系をもつ基準ポジショ ニング受信機を含む。基準ポジショニング受信機は，ポジショニング・システム から第１の位置信号を受信し，そして第１の位置信号と既知の位置座標に応じて 補正データを生成する。セルラ電話ネットワークの送信サイトは，基準ポジショ ニング受信機により生成される正確なデータを送信する。セルラ電話ネットワー クおよびポジショニング・システムと通信する移動ユニットは，送信サイトによ り送信される補正データを受信する。移動ユニットは，また，ポジショニング・ システムからの第２の位置信号を受信し，そして第２の位置補正信号と補正デー タに応じて移動ユニットの位置を決定する。 本発明の別の実施例に従えば，移動通信ネットワークのサービス・エリアの中 の移動ユニットを位置付けするためのシステムは，既知の位置座標をもつ複数の 送信サイトと，受信時間データ（ＴＯＡ）データを放送する各送信サイトをもつ 。移動ユニットのモバイル通信装置は，少なくとも３つの送信サイトから送信さ れるＴＯＡデータを受信する。移動ユニットのメモリは，送信サイトの既知の位 置座標を記憶する。プロセッサはモバイル通信装置からＴＯＡデータを受信し， そして，送信サイトから受信したＴＯＡデータおよびメモリに記憶されている送 信サイトの既知の位置座標に応じて移動ユニットの位置を決定する。 本発明の重要な技術的利点は，移動通信システムを使用して現在位置の精度を 増大することを含む。特に，既存の移動通信ネットワークの送信サイトが，移動 通信ネットワーク・サービス・エリアの中にある移動ユニットに位置補正データ を送信するための基準点として使用できることである。他の重要な技術的利点は ，費用とシステムの複雑性を全体的に削減するために，通信，ロケーティングお よび報告機能を集約することを含む。例えば，ディファレンシャルＧＰＳ（ＤＧ ＰＳ）ポジショニング・システムは，送信サイトからモバイル・ユニットに正確 なデータを送信するためにセルラ電話ネットワークのオーバヘッド・ストリーム のような現存する通信リンクを使用できる。重要な技術的利点は，また離れた位 置で実行される計算に依存することなく正確で迅速な位置測定を含む。他の重要 な技術的利点は，地上ベースもしくは衛星ベースポジショニング技術なしに移動 通 信ネットワークの中に受信時間（ＴＯＡ）ポジショニング・システムを実現する ことを含む。他の技術的利点は，続く図面，説明および請求範囲から技術に習熟 したものに容易に理解できる。 図面の簡単な説明 本発明のより完全な理解のため，およびさらに特徴および利点を理解するため に，付属の図面に関連してなされる以下の説明がなされ，ここに，以下の図面に おいて，同じ部品は同じ番号を参照する。 第１図は，ディファレンシャル・ポジショニング・システムを図示するもので ある。 第２図は，第１図のディファレンシャル・ポジショニング・システムの別の実 施例を示すものである。 第３図は，基準ポジショニング受信機と結合される送信機の図示的表現である 。 第４図は，移動ユニットの図示的表現である。 第５図は，中央ホストの図示的表現である。 第６図は，別のポジショニング・システムを図示するものである。 本発明の詳細な説明 第１図は，ディファレンシャル・ポジショニング・システム１０で使用される いくつかの部品を示す。システムは，衛星ベース・システムもしくは地上ベース ・ポジショニング１２の部品およびモバイル通信ネットワーク１４の部品を含む 。ディファレンシャル・ポジショニング・システム１０は正確で即時的な情報を モバイル・ユニット１７を装備する輸送手段１６に与える。 ポジショニング・システム１２は，ＮＡＶＳＴＡＲポジショニング・システム （ＧＰＳ）のようなサテライト基地無線ナビゲーションとして図示されている。 説明は，代表的ポジショニング・システム１２としてＮＡＶＳＴＡＲ ＧＰＳを 使用するが，地上ベースもしくは衛星ベースシステムも使用可能である。例えば ，ポジショニング・システム１２は，地上ベースＬＯＲＡＮ−Ｃ，宇宙空間基地 ＧＬＯＮＡＳＳ，もしくは他の適当なポジショニング技術で良い。一般的に，ポ ジショニング・システム１２は，位置信号を発信する複数の宇宙空間ベースもし くは地上ベース送信機により構成される。 ＮＡＶＳＴＡＲ ＧＰＳは，ほぼ１２時間，地球の傾斜軌道で各衛星が位置信 号を送信する多数の衛星により構成される。ＧＰＳの動作概念は衛星レンジ処理 に基づく。３つの衛星からの位置信号により，ＧＰＳ受信機は，その三次元の位 置を正確に計算できる。有効な位置測定をするために，ＧＰＳ受信機は，衛星か らの位置信号の伝播時間を非常に高精度に測定する。これは，位置信号の送信を 原子クロックに同期することにより達成できる。しかし，費用と複雑性を減らす ために，そのＧＰＳ受信機は，衛星クロックとＧＰＳ受信クロックの間のクロッ クバイアス（Ｃ_B）を導入するそのような正確なクロックを保持しない。３つ以 上の４つの衛星からの明確な衛星信号伝播時間を測定することにより冗長性がＣ_B を解決するのに使用できる。信号伝播時間は，光速度に結ばれた衛星からのＧ ＰＳ受信機のレンジまでに一致する。クロックバイアスＣ_Bに対する補正前では ，衛星の見かけのレンジは固定量だけ全部エラーになり，そして擬似レンジと呼 ばれている。 二つのポジショニングサービスが，ＮＡＶＳＴＡＲ ＧＰＳにより提供されて いる。軍用に用意されているプリサイス・ポジショニング・サービス（ＰＰＳ） は，２１メータの範囲の精度（２ｄｒｍｓ）を提供する。統計的用語“２ｄｒｍ ｓ”はサンプルされた実行データの平均の２つの標準偏差（最小二乗法を使用す る）の間に落ちる値を意味する。それ故に，公示されている２１メートルの精度 （２ｄｒｍｓ）は，位置エラーが２１ｍより小さい，時間で約９５パーセントで あることを意味する。 一般的な使用に利用できるスタンダード・ポジショニング・サービス（ＳＰＳ ）は，３０メートル（２ｄｒｍｓ）の範囲の精度を提供する。しかし，ＳＰＳ信 号の精度は，アメリカ合衆国の国家安全的な利害関係を保護するために意図的に 低下されている。このプロセスは，選択的利用可能性（セレクティブ・アベイラ ビリティ）と称され，１００メートル（２ｄｒｍｓ）の範囲にＳＰＳ位置測定の 精度を低減している。ＳＰＳは，例えば，わずかに不正確な衛星軌道データを受 信者に与える，あるいはレンジ情報をディザリングすることにより，多くの方法 で低下される。ある応用は，低減ＳＰＳ，ＳＰＳにより提供される，あるいはＰ ＰＳにより提供される場合でさえより提供も良い精度を必要とする。 ディファレンシャルＧＰＳ技術（ＤＧＰＳ）は，３メートル以内（２ｄｒｍｓ ）以内の位置精度を提供する。そのような精度は，例えば，道路地図上の配達ト ラックの正確なポジショニング，もしくは輸送手段にあるナビゲーション・シス テムに対する正確なロケーティングを可能にする。ＧＰＳシステムの正確性は， ディファレンシャル補正データをＧＰＳ受信機に放送することにより実現できる 。ＵＳ Ｃｏａｓｔ Ｇｕａｒｄにより実現されるような典型的なＤＧＰＳポジ ショニング・システムは，ＧＰＳパラメータ，エラー源，および結果の位置の補 正をコンピュータ処理するために基準ステーションの既知の位置座標を使用する 。この補正データは，ＧＰＳ受信機に送信され，受信位置信号もしくはコンピュ ータ処理された位置の精度を上げる。 従来のＤＧＰＳポジショニング・システムは，ユーザがＧＰＳ受信機と補正デ ータを受信するための付加的な通信装置を運搬する必要がある。例えは，Ｃｏａ ｓｔ Ｇｕａｒｄ利用は，ＧＰＳ補正データを得るために沿海用無線ビーコン受 信機を必要とする。このＣｏａｓｔ Ｇｕａｒｄシステムは，Ｕ．Ｓ．Ｃ．Ｇ． Ｈｅａｄｑｕａｒｔｅｒｓ，Ｏｆｆｉｃｅ ｏｆ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａ ｆｅｔｙ Ｓｅｒｖｉｃｅｓ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ，Ｊｕｎｅ ２８，１９９３， “Ｕ．Ｓ．Ｃｏａｓｔ ＧｕａｒｄのディファレンシャルＧＰＳナビゲーション サービス”と題される文献で説明されている。Ｂｒｏｗｎに特許された“エアク ラフトに対するＧＰＳ高精度アプローチおよびランディングシステム”と題され る米国特許第５，３１１，１９４”号明細書に説明されている別のシステムは， エアクラフトのための正確なアプローチとランディングシステムの使用に対して ＧＰＳ利用を説明している。このシステムは，補正データを含む擬似信号を受信 するための付加機能を備える高帯域受信機を運ぶ必要がある。 第１図のディファレンシャル・ポジショニング・システム１０は，輸送手段１ ６の位置を正確に決定するために移動通信ネットワーク１４を統合したポジショ ニング・システム１２を使用するＤＧＰＳの概念を実現している。ディファレン シャル・ポジショニング・システム１０は，セルラ電話ネットワークのコントロ ール・チャネル，オーバヘッド・メッセージ・ストリーム，もしくはポケット・ ベル・チャネルのような現存する通信リンクにより輸送手段１６に正確なデータ を供給するための基準ステーションとして，移動通信ネットワーク１４の部品を 利用する。移動通信ネットワーク１４は，セルラ電話ネットワーク，特殊モバイ ル無線（ＳＭＲ），エンハンスト特殊モバイル無線（ＥＳＭＲ），パーソナル通 信サービス（ＰＣＳ），衛星ベースもしくは地上ベース・ポケットベル・システ ム，市民バンド（ＣＢ），警察および消防により使用されるようなあるいは他の 適切なモバイル通信技術のような特別用途無線システムで良い。 ディファレンシャル・ポジショニング・システム１０が，運搬手段１６の位置 を参照して説明される。本発明は，車，トラック，飛行機，ボート，遊覧船，軌 道車，トラックトレーラ，もしくは位置を定めること，もしくは追跡を必要とす る他のモバイル対を含むあらゆる輸送手段の位置を観測するものである。さらに ，ディファレンシャル・ポジショニング・システム１０は，人が運ぶポータブル もしくはハンドヘルド移動ユニット１７の位置を正確に定めるのに使用できる。 この技術の可能性のある応用は，配達サービス便，レッス−ザン−フル−ロード （ｌｅｓｓ−ｔｈａｎ−ｆｕｌｌ−ｌｏａｄ）（ＬＴＬ）追跡応用，車両内ナビ ゲーション・システム，監視応用，衝突回避，モバイル９１１サービスを使用す る非常事態位置設定，もしくは輸送手段，物又は人の正確な位置情報を必要とす る他の応用を含む。 ディファレンシャル・ポジショニング・システム１０は，現存する利用可能な ナビゲーションサービスより正確な位置測定をし，そしてほぼ瞬間的に，即ち“ フライで”これらの測定値を提供できる。ある応用において，低頻度および低精 度の更新で十分であるが，他の応用は，ほとんどリアルタイムに近い高精度で高 頻度の更新を必要とする。例えは，配達トラックは，特定の配達アドレスを割り 当てるため，もしくはリアルタイム指示を運転者に与えるために輸送手段内ナビ ゲーションに対して精度，高頻度の位置測定を必要とする。ディファレンシャル ・ポジショニング・システム１０は，従来のＤＧＰＳ利用において一般に行われ ている輸送手段外でのコンピュータ処理に依存することなく，これらの高頻度更 新を提供できる。さらに，同じ配達トラックは，離れた位置に低頻度の位置報告 を送ることができる。これらの位置報告は，固定時間間隔で，要求により，ある いは予め決められた報告イベントの結果として送られることができる。ディファ レンシャル・ポジショニング・システム１０は，ハイブリッドナビゲーションお よび位置報告システムにおいて低頻度および高頻度の双方で測定位置を提供する 。 衛星ベース・ポジショニング・システム１２は，ＮＡＶＳＴＡＲ ＧＰＳ，Ｇ ＬＯＮＡＳＳを使用するナビゲーション・システム，もしくはユニット１７に測 定データを提供するための衛星ベースもしくは地上ベース無線ナビゲーション・ システムである。衛星１８，２０，２２は正確なそして同期された時刻を保持し ，そして位置測定を生成するために移動ユニット１７に必要な衛星の特定システ ム情報を含む位置信号を同時に送信する。衛星１８，２０，２２により送信され る位置信号は，高精度クロックおよび特定の衛星に対する天文暦，低精度クロッ クおよび星座における各衛星に対する天文暦（“アルマナック”と称される）デ ータ，全衛星に対する健康状態および配置状態，ユーザテキストメッセージ，お よびＧＰＳシステム時間とＵＴＣの間のオフセットを記述するパラメータを提供 できる。 移動ユニット１７は，衛星１８，２０，２２からそれぞれメッセージ・データ ・ストリーム上の位置信号を受信する。付加的な衛星（図示せず）は移動ユニッ ト１７にメッセージ・データ・ストリームを通信できる。通常，移動ユニット１ ７は，少なくとも４つの衛星メッセージ・データ・ストリームを受信し，ポジシ ョニング・システム１２と移動ユニット１７の間に本来備わっているクロック・ バイアス（ＣＢ）に独立な位置情報を解く。現在，ＮＡＶＳＴＡＲ ＧＰＳシス テムは，赤道に対して２５度の傾きの１１，０００マイルの軌道に２１の活性衛 星をもつ。通常の条件において，移動ユニット１７は，７つの衛星から位置信号 を受信する。 位置信号２６，２８，３０からの情報および任意に付加されたメッセージ・デ ータ・ストリームを使用して，移動ユニット１７は衛星１８，２０，２２により 送信される正確な衛星位置情報および移動ユニット１７にメッセージ・データ・ ストリーム２６，２８，３０の到着時刻により示される擬似データを使用してそ の位置を決定できる。ＳＰＡを使用して，この位置測定は，選択的利用可能性低 減（セレクティブ・アベイラビリティ・グラデーション）が活性化されるとき， ３０メートル（２ｄｒｍｓ）もしくは１００メートル（２ｄｒｍｓ）の範囲内で 正確である。もしモバイル・ユニット１７がＰＰＳを使用して操作することを許 容されるなら，その時，位置測定は２１メートルの範囲内（２ｄｒｍｓ）で正確 である。 移動ユニット１７に対してより正確な位置を定めるために，衛星１８，２０， ２２はまたメッセージ・データ・ストリーム３２，３４，３６をそれぞれモバイ ル通信ネットワーク１４の送信サイトの近くに送信する。基準ポジショニング受 信機３８は，衛星１８，２０，２２から受信される位置信号から測定位置を決定 するために同様の計算を実行する。基準ポジショニング受信機３８は，コンビュ ータ処理された測定位置を既知の位置座標系と比較し，モバイル・ポジショニン グ受信機２４により与えられる位置測定をさらに高精度にするために移動ユニッ ト１７に補正データ・ストリーム４４で送信するための補正データを生成する（ 第４図）。 送信サイト４０の既知の位置座標は従来の監視技術により決定できる。加える に，基準ポジショニング受信機３８は，既知のポジショニング座標を決定するた めの統計的に意味のある時間周期にわたって位置測定を実行する。基準ポジショ ニング受信機３８によるオーバタイムの位置測定をフィルターするかもしくは平 均することにより，選択的利用可能性低減（セレクティブ・アベイラビリティ・ グラデーション）の影響をモバイルもしくは実質的に低下でき，そして能力の低 下していないＳＰＳもしくはＰＰＳにすらより正確な位置決定することができる 。 基準ポジショニング受信機３８により生成される補正データのタイプの一つは ，より正確な位置測定を達成するための移動ユニット１７のモバイルポジショニ ング受信機２４の位置測定に適用される位置補正である。位置補正は，緯度／経 度，磁極方向と距離，もしくは任意の他の適切な座標系である。一個のＧＰＳポ ジショニング・システム１２を使用する時，この技術は，移動ユニット１７と基 準ポジショニング受信機３８が約３０平方マイルの共通ビューエリアの衛星に位 置される時の正確な補正データを与える。衛星共通ビューエリアにおいて，ポジ ショニング・システム１２で動作する全受信機は，それらが全部，衛星１８，２ ０，２２の同じグループを受信していると仮定すると，近似的に同じ擬似エラー を受信する。この補正方法は，補正データ・ストリームにおける他の方法より小 さい補正データを配置するが，移動ユニット１７と基準ポジショニング受信機３ ８が増加するにつれて，これらの補正項目の有効性は急速に低下する。移動ユニ ット１７と基準ポジショニング受信機３８が異なる衛星からの位置信号を使用し てその位置測定をコンピュータ処理する時に，この補正方法の有用性は，弱めら れる。さらに，この方法は，移動ユニット１７と基準ポジショニング受信機３８ の双方がナビゲーションの解をコンピュータ処理することを必要とする。 別の補正方法において，基準ポジショニング受信機３８は，各衛星１８，２０ ，２２に擬似レンジ補正（ＰＲＣ）をコンピュータ処理するが，それは，そのと きそのナビゲーションの解を高精度にするように移動ユニット１７に補正データ ・ストリーム４４上で送信される。基準ポジショニング受信機３８の視野におけ る衛星１８，２０，２２に対するＰＭＣは，擬似レンジと基準ポジショニング受 信機３８の既知の座標系に基づいて各衛星１８，２０，２２をコンピュータ処理 したレンジとの間の差である。各ＰＲＣは，衛星１８，２０，２２およびＰＲＣ のリニア測定の識別を含む。この方法は，より多くの送信データを含むが，より 正確の測定位置を得る。さらに，そのようなスキームは，モバイル・ユニット１ ７が基準ポジショニング受信機３８がＰＲＣを与えた任意の衛星からのナビゲー ション・システムデータを使用することを可能にする付加的な柔軟性を与える。 付加的な補正方法は，基準ポジショニング受信機３８の視野において正確に， 衛星１８，２０，２２の可能な組合せに基づいて位置補正を生成する。このアプ ローチは，コンピュータ処理的に基準ポジショニング受信機３８において強調で きるが，しかし，移動ユニット１７によりコンピュータ処理された解の簡単な調 整が可能である。位置補正（ＰＣ）の数は次の式により計算できる。 Ｎｏ．ｏｆ ＰＣｓ＝ｎ！／ｒ！（ｎ−１）！ ここに，ｎは共通視野エリアの衛星数，そしてｒは位置補正計算において使用 された衛星数である。例えは，衛星共通視野エリアの衛星数が６であって位置測 定を４つの衛星を使用した場合に，基準ポジショニング受信機３８は，各４つの 衛星の１５の組合せに対応して１５のＰＣを持たねばならない。 各衛星１８，２０，２２は，その各々のメッセージ・データ・ストリームにお いて識別子を送る。移動ユニット１７と基準ポジショニング受信機３８の双方は ，位置測定に対して使用される衛星の特定の組合せを識別する衛星グループ（Ｓ ＧＩＤ）を生成するためのこれらの識別子を使用する。基準受信機３８は，１５ の組合せ（全部で６個から選ばれた４個の衛星）に対して位置補正を生成し．そ して適切なＳＧＩＤをもつ位置補正をタグにする。測定位置に対するＳＧＩＤを 決定した移動ユニット１７は，移動ユニット１７と基準ポジショニング受信機３ ８が同じ組合せの衛星を使用することを保証するように同じＳＧＩＤにより識別 される適切な位置補正を選択する。ＮＡＶＳＴＡＲ ＧＰＳを持つこのスキーム を使用して，計画された配置における２４の衛星から４つの衛星の組合せの場合 に１０，６２６のユニークなＳＧＩＤが存在する。 基準ポジショニング受信機４４と送信機により補正データ・ストリーム４４上 に，生成された補正データ・メッセージのサイズと構造は，使用される補正方法 と要求される精度に依存する。衛星共通視野エリアの衛星に対するシングル擬似 レンジ補正（ＰＲＣ）メッセージは，衛星ＩＤ，選択された精度における領域レ ンジ補正，およびヘッダ，デリミタ，およびチェックサムのような他の関連する メッセージ部分を含む。Ｍｏｔｒｏｌａ ＧＰＳ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｒｅｆ ｅｒｅｎｃｅ Ｍａｎｕａｌ（Ｏｃｔｏｂｅｒ １９９３）に記載される６個の 衛星に対する典型的なＰＲＣメッセージは，ヘッダー，デリミタ，およびチェッ クサムを含む４２バイト長である。 シングル位置補正メッセージのサイズと構造は，要求される精度および送信プ ロトコルに依存する。典型的な位置補正メッセージは，４バイトＳＧＩＤ（１な いし１０，６２６），１バイトの緯度補正および１バイトの経度補正を含む。衛 星の１５の組合せ（全部で６個から選択した４個の衛星）の多重位置補正メッセ ージはトータルして９０バイトの補正データである。モバイル通信ネットワーク １４の通信プロトコルと一致する適切なヘッダ，デリミタおよびチェックバイト が付加される。 擬似レンジの精度もしくは位置補正は，予想されるエラー・レンジおよび補正 データに割り当てられたバイト数に依存する。例えば，８ビットからなる１バイ トが１メートル・ビットの解像度で＋／−１２７メートルのレンジの補正を与え る。１バイトは，約＋／−３２メートルのレンジで０．２５メートル・ビットの 補正を与える。精度，補正レンジ，およびバイト割り当ては，補正データ・スト リーム４４における利用可能なバンド幅，モバイル・ユニット１７の補正されて いない位置測定精度，使用される補正方法，およびポジショニング・システム１ ２の固有の不正確性のような様々な要素を考慮しての設計的選択である。 補正データ・ストリーム４４は，補正データが基準ポジショニング受信機３８ から移動ユニット１７に送信されることを可能にする。１実施例において，補正 データ・ストリーム４４は現在セルラ電話技術において実現されるているコント ロール・チャネル，ポケット・ベル・チャネル，もしくはオーバヘッド／メッセ ージ・ストリームである。現在，コントロール・チャネルは，ポケットの呼出し 入力，ハンドオフ指示，およびセルラ電話ネットワークの特性を提供するが，技 術に精通したものに補正データの送信を含むように補正できる。補正データ・ス トリーム４４は，送信サイト４０と移動ユニット１７のモバイル通信装置４２（ 第４図）の間の他の通信リンクを使用することで実現できる。 補正データ・ストリーム４４を適切に実現する技術がいくつか開発されている 。例えば，セルラ・デジタル・バケットデータ（ＣＤＰＤ）技術は現在あるセル ラ電話の下部機構を使用してデータと音声を集約できる。ＣＤＰＤシステムにお いて，デジタル・パケット・データとアナログ音声セグメントは同じチャネルを 共有する。コード分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）および時分割多重アクセス（Ｔ ＤＭＡ）のような他のデジタルセルラ通信の開発はデジタルデータとデジタル音 声信号が通信チャネルで混在されることを可能にする。これらの技術は，モバイ ル通信ネットワーク１４におけるデジタルデータ送信を集約し，そして補正デー タ・ストリーム４４に対する適切な実施スキーマを提供する。 上記の技術もしくは他の適切なデジタル通信リンクを使用して，送信サイト４ ０は，セルラ電話ネットワークのコントロール・チャネルにおけるような補正デ ータ・ストリーム４４で補正データを連続的に送信する，もしくは特徴的なコー ド要求によりもしくは任意の他の適切な方法で要求される時，移動ユニット１７ に補正データを送信するだけのいずれかが可能である。送信サイト４０は，１個 の大きいパケットで，あるいはモバイル通信に使用される他のデータと混在する いくつかのもっと小さいパケットで補正データを移動ユニット１７に送ることが できる。補正データは，存在しているが使用されていないコントロール・チャネ ルのバイトもしくは使用されているプロトコルにおいてパケット化される。一つ の可能な実施例は，補正データをモバイル通信標準ＥＩＡ／ＴＩＡ−５３３に記 載される拡張プロトコルの補正データを置き，それは送信サイト４０とモバイル ・ユニット１７の間の双方向通信を提供するものである。 基準ポジショニング受信機３８は，連続的に位置更新を受信し，そして補正デ ータ・ストリーム４４で移動ユニット１７に送信するために補正データを連続的 にコンピュータ処理する。あるいは，基準ポジショニング受信機３８は，あらか じめ決められた時間間隔で，補正データ・ストリーム４４が付加的トラフィック を調整できる指定された時に，あるいは，移動ユニット１７により要求された時 に補正データ・ストリーム４４で補正データ送信できる。 基準ポジショニング受信機３８は，送信サイト４０によりモバイル・ユニット １７に送信される補正データが現在のものであることを付加的に確認することが できる。これは，補正データにシステムにおけるレイテンシーを占めるタイム・ スタンプを含めることにより達成できる。例としてＧＰＳ技術を使用すると，ポ ジショニング・システム１２における衛星１８，２０，２２は，毎秒位置ポジシ ョニング・ナビゲーション・データを提供する。基準ポジショニング受信機３８ は，補正データの秒における遅延を指示する付加的なバイトを含む。モバイル・ ユニット１７は，タイムスタンプ位置信号をセーブでき，そして後に，送信サイ ト４０から受信したタイム・スタンプされた補正データで位置信号を同期して補 正する。過去の位置測定を補正するための後処理が移動ポジショニング受信機２ ４（第４図）もしくはモバイル・ユニット１７の他の独立なプロセッサで実行さ れる。 補正データ・ストリーム４４は，コントロール・チャネルの一部，受信された 音声もしくはデータチャネルの部分，もしくは移動ユニット１７にエリアに対す る有効な補正を受信するために補正データ・ストリームチャネルを再同調するこ とを移動ユニット１７に要求する独立チャネルである。移動ユニット１７は，連 続的に送信サイト４０から送信される補正データ・ストリーム４４を連続的にモ ニターできる。さらに，移動ユニット１７は，もっとも強い信号を決定するため に，通常は最も近い送信機サイト４０に関係するが，いくつかの送信サイト４０ からのいくつかの補正データ・ストリーム４４の間で交互に同調する。移動ユニ ット１７のこの最も強いチャネル選択の特性は，基準ポジショニング受信機３８ と移動ユニット１７はごく接近していて，そして同じもしくはほとんど同じ衛星 群１８，２０，２２からの位置信号を受信する。セルラ電話ネットワークを分離 する典型的な送信サイトに対して，移動ユニット１７と基準ポジショニング受信 機３８の間の距離は５マイル以下であり，ＧＰＳシステムの衛星共通視野エリア 内である。 第１図に示されるように，ディファレンシャル・ポジショニング・システム１ ０は，移動通信ネットワーク１４の中の各送信サイト４０において，基準ポジシ ョニング受信機３８を置くことを意図する。ポジショニング・システム１２とし てＧＰＳ技術を使用し，そして移動通信ネットワーク１４としてセルラ電話ネッ トワークを使用する時，衛星共通視野エリアは，シングル送信サイト４０のカバ ーエリアよりずっと大きく，それ故に，各送信機サイト４０上の基準ポジショニ ング受信機３８をもつ必要性を除去できる。例えば，ディファレンシャル・ポジ ショニング・システム１０は，移動通信ネットワーク１４の選択された送信サイ ト４０に基準ポジショニング受信機を含む。この配置において，多重送信サイト ４０からの補正データ・ストーム４４を同時にモニターできる移動ユニット１７ は，移動ユニット１７に通信サービスを現在提供しない送信サイト１０からの補 正データを受信できる。基準ポジショニング受信機３８を装備する選択された送 信サイト４０は，移動通信ネットワーク１４のどこかに配置されたモバイル・ユ ニット１７が基準ポジショニング受信機３８を装備する選択された送信サイト４ ０の一つからの十分に強い信号の補正データを受信できる。 第２図は，移動通信ネットワーク１４において選択された送信サイト４０に基 準受信機３８を置くディファレンシャル・ポジショニング・システム１０の別の 実施例を示す。第１図と同様に，送信サイト４０は，基準ポジショニング受信機 ３８に関連し，それは衛星１８，２０，２２からそれぞれメッセージ・データ・ ストリーム３２，３４，３６の位置信号を受信する。しかし，移動ユニット１７ は，基準ポジショニング受信機３８を装備していない送信サイト４６によりサー ビスされるエリアに配置される。さらに，移動ユニット１７は，送信サイト４０ と４６からの通信，送信サイト４０からの距離，あるは他の理由をモニターする ことができないために，送信サイト４０から直接に補正データを受信できない。 しかし，移動ユニット１７は，少なくとも基準ポジショニング受信機３８をサー ビスする衛星１０，２０，２２のサブセットからナビゲーション・データを受信 するための基準ポジショニング受信機３８に十分に近い。第１図を基準して上記 の補正方法のいくつかを使用して，基準ポジショニング受信機３８は補正データ を生成し．そしてこの補正データをリンク４８を介して送信機サイト４６に送信 する。送信機サイト４６は，基準ポジショニング受信機３８により生成された補 正データを移動ユニット１７に補正データ・ストリーム４４で送信する。移動ユ ニット１７は，メッセージ・データ・ストリーム１６，２８，３０により衛星１ ８，２８，３０から受信された位置信号から得られる測定位置をより良くするた めに補正データを使用する。 第２図に示されるディファレンシャル・ポジショニング・システム１０は，送 信サイト４０，４６の間のリンク４８を介して補正データをネットワーク処理す ることにより必要とされる基準ポジショニング受信機３８の数を少なくする。送 信機サイト４０，４６の間のリンク４８は，マイクロウェーブ通信，双方向ポケ ット・ベルもしくはコントロール・チャネル，直接地上ライン接続，ＭＴＯＳの ような交換局，もしくは送信機サイト４０から送信機サイト４６に補正データを 送る任意の他の適切な送信装置を含む。 第３図は，基準ポジショニング受信機３８に関連する送信機サイト４０の図示 的表現である。基準ポジショニング受信機３８は，送信機サイト４０もしくは独 立の構造もしくはマウントに直接マウントされる。基準ポジショニング受信機３ ８は，アンテナ５０，受信機５１，コントローラ５２，およびメモリ５４を含む 。以下の説明は，ＧＰＳポジショニング・システムをもつ基準ポジショニング受 信機３８の動作に関係するが，同じ概念は他の地上ベースおよび衛星ベース・ ポジショニング・システムに適用する。 基準ポジショニング受信機３８は，衛星１８，２０，２２からのメッセージ・ データ・ストリーム３２，３４，３６の位置信号を受信する。天文暦，暦，およ びクロック補正データのようなナビゲーション・データを含む。天文暦は次の２ 時間の特定の衛星コースについての詳細情報を含み，暦データはより長周期の完 全な衛星位置についての詳細でない完全な情報を含み，そしてクロック補正デー タは，クロックエラーを補正する情報を含む。アンテナ５０により受信される衛 星送信は，秒あたり５０ビットの割合で天文暦，暦およびクロック補正データを 含む直接シークエンス拡散スペクトル信号からなる。ＳＰＳの場合，各衛星にユ ニークな１．０２３ＭＨｚのチップレートをもつ擬似ノイズ信号は，１５７５． ４２Ｍヘルツのセンタ周波数で送信される情報のスペクトルを拡散するのに使用 される。 受信機５１は，約２ＭＨｚのバンド幅および約−２０ｄＢの信号対雑音比をも つ衛星ポジショニング信号を受信する。衛星１８，２０，２２と基準ポジショニ ング受信機３８の間の相対運動は，ＧＰＳセンタ周波数からの付加的なドップラ ー周波数オフセットを生じる。ナビゲーション・データをリカバーし，そして衛 星位置信号の伝播時間を測定するために，受信機５１は，ドップラー周波数オフ １ットをキャンセルもしくは許容し，そして信号の拡散を抑えるために各衛星１ ８，２０，２２の関連する固有のコアース／捕捉コードを生成する。一度，擬似 ノイズ信号で同期されると，受信機５１は，天文暦，暦，およびクロック補正デ ータを抽出することができ，そしてこの情報をコントローラ５２に渡す。 コントーラ５２は，少なくとも３つの衛星からナビゲーション・データを受信 し，そして良く知られている三角法技術をベースとしてナビゲーションの解を決 定するためにこの情報を使用する。４つの衛星測定において，各衛星の位置は， １から４に等しいインデックスｎをもつ座標（Ｘｎ，Ｙｎ，Ｚｎ），で表し，基 準ポジショニング受信機３８の位置座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）は次の方程式を解くこと により決定される。 （Ｘ₁−Ｘ）²＋（Ｙ₁−Ｙ）²＋（Ｚ₁−Ｚ）²＝（Ｒ₁−Ｃ_B）² （Ｘ₂−Ｘ）²＋（Ｙ₂−Ｙ）²＋（Ｚ₂−Ｚ）²＝（Ｒ₂−Ｃ_B）² （Ｘ₃−Ｘ）²＋（Ｙ₃−Ｙ）²＋（Ｚ₃−Ｚ）²＝（Ｒ₃−Ｃ_B）² （Ｘ₄−Ｘ）²＋（Ｙ₄−Ｙ）²＋（Ｚ₄−Ｚ）²＝（Ｒ₄−Ｃ_B）² ここに，Ｒ₁，Ｒ₂，Ｒ₃，Ｒ₄は衛星からの擬似レンジ測定値であり，そしてＣ_B は共通クロックバイアスである。コントローラ５２は，ナビゲーション解に到 達するためのメモリ５４に記憶されるいくつかのデータを使用できる。コントロ ーラ５２は，一時的ナビゲーション解（Ｘ，Ｙ，Ｚ）をメモリ５４に記憶されて いる既知の位置座標（Ｘｏ，Ｙｏ，Ｚｏ）比較し，緯度／経度，磁極方向および 距離，もくしは他の適切な座標系の位置補正データを生成する。 改変した実施例において、コントローラ５２は、衛星１８，２０，２２から天 体位置表、天文暦及びクロック補正データを受信し、各衛星の疑似レンジ（Ｒ_N ）を計算する。衛星信号は正確な衛星の軌道情報を含んでおり、そしてコントロ ーラ５２は既知の在地位置座標（Ｘｏ，Ｙｏ，Ｚｏ）をメモリ５４に格納してい るので、各衛星１８，２０，２２について真のレンジを計算することができる。 真のレンジと測定疑似レンジとを比較することによって、各衛星１８，２０，２ ２の疑似レンジ補正値（ＰＲＣ）が計算され、そして補正データとして送られる 。第１図で述べたたように、コントローラ５２はまた、基準ポジショニング受信 機３８を広く考慮して、衛星１８，２０，２２のありとあらゆる結合を用い、ナ ビゲーション解法に基づいた位置補正データを用意する。 上述のいろいろな形で表される幾つかの補正データが、コントローラ５２によ って通信リンク５８を介しトランスミッタ・サイト４０のチャネル・コントロー ラ５６に送られる。通信リンク５８はワイヤによる直接接続、無線通信リンク、 スイッチト電話システムを介した接続、或いは他の適切な通信リンクが用いられ る。ディファレンシャル・ポジショニング・システム１０の構成では、チャネル ・コントローラ５６は補正データを全二重無線６０に送り、トランスミッタ・サ イト・アンテナ６２を介して移動ユニット１７に伝送する。チャネル・コントロ ーラ５６は補正データをリンク４８を介し、移動ユニット１７に広く供給してい るトランスミッタ・サイト４６に送る。 また、受信時間（ＴＯＡ）データ発生器６４と、第６図に関連して述べたオル タネーティブ・ポジショニング・システム２００に用いられているクロック６６ とが、トランスミッタ・サイト４０の一部分として第３図に示されている。ＴＯ Ａデータ発生器６４はＴＯＡデータ・メッセージを発生し、このメッセージを、 トランスミッタ・サイト・アンテナ６２を介して移動ユニット１７に伝送するチ ャネル・コントローラ５６に送る。ＴＯＡデータ・メッセージは、クロック６６ によって保持された情報に基づく正確な伝送の時間を含んでいる。クロック６６ やＴＯＡデータ発生器６４はトランスミッタ・サイト４０の要素として示されて いるが、これらの機能はまた、移動通信ネットワーク１４のトランスミッタ・サ イト４０，４６によってアクセスできる中央或いはその配下の装置において、履 行されると理解されるべきものである。 第４図は、以下に記述するモバイル・ポジショニング受信機２４、モバイル通 信装置４２、他の関連したハードウエアとソフトウエアを含むモバイル・ユニッ ト１７の概要説明図である。モバイル・ポジショニング受信機２４は構造や機能 において基準ポジショニング受信機３８と似ており、アンテナ８２、受信機８４ 、コントローラ８６、メモリ８８を備えている。動作において、モバイル・ポジ ショニング受信機２４はアンテナ８２でメッセージ・データ・ストリーム２６， ２８，３０を介し衛星１８，２０，２２からポジショニング信号を受信する。受 信機８４はこれらの信号を特別の天体位置表、天文暦及びクロック補正データに 対し加工処理する。コントローラ８６はこの情報を受け、ナビゲーション解法或 いは疑似レンジ量を計算する。コントローラ８６によって行われるこれらの計算 は、メモリ８８に格納されたデータを使用する。 モバイル通信装置４２はアンテナ９０、トランシーバ９２及びハンド・セット ９４を備えている。動作において、モバイル通信装置４２は補正データ・ストリ ーム４４を介しアンテナ９０で補正データを受信する。補正データは、第１図で 述べた如く基準ポジショニング受信機３８を装備したトランスミッタ・サイト４ ０から直接、または第２図で述べた如くリンク４８やトランスミッタ・サイト４ ６を介して間接的に伝送される。上述の如く、補正データは、単一或いは複数の 位置補正又は各衛星の疑似レンジ補正を含めて、いろいろな形となっている。そ の後トランシーバ９２によって補正データストリーム４４から補正データが取り 出される。補正データはリンク９５を介し、或いは例えばバス・ドライバ１１２ やモデム又はトーン・マルチフリケンシィ（ＤＴＭＦ）・コーダ／デコーダ１１ ０のような他の適当なパスを介し、プロセッサ１００に渡される。ハンド・セッ ト９４はモバイル通信装置４２を用いて、従来通りの音声或いはデータ通信を提 供する。 プロセッサ１００は移動ユニット１７の通信、探索、通報の主要点を管理する 。プロセッサ１００はナビゲーション解法又はコントローラ８６からの疑似レン ジ量とトランシーバ９２からの補正データとを受ける。メモリ１０２はプロセッ サ１００に結合されており、このメモリ１０２はプログラム、データベース、そ の他プロセッサ１００がそれぞれの機能を果たすにのに必要な情報を格納してい る。例えば、メモリ１０２は、第６図との関連で述べたオルタネーティブ・ポジ ショニング・システム２００の移動ユニット１７の位置を計算するのに使うトラ ンスミッタ・サイト４０についての既知の位置座標のテーブルを含んでいる。メ モリ１０２はランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）であり、リード−トンリ・ メモリ（ＲＯＭ）であり、消去可能な記憶装置であり、またデータの蓄積又は回 復をするその他の装置である。 メモリ１０２やメモリ８８と同様に、プロセッサ１００とコントローラ８６は 移動ユニット１７の中で分離しているが、必須の構成品である。例えばコントロ ーラ８６は直接補正データを受け取り、モバイル・ポジショニング受信機２４に 固定された正確な位置を出力させるポートを有している。移動ユニット１７は取 決め、処理容量或いはコントローラ８６とプロセッサ１００との間のタスクの割 当てを企図する。 動作中、プロセッサ１００は、ナビゲーション解法又はコントローラ８６から の疑似レンジ量やトランシーバ９２からの補正データに基づいて、移動ユニット １７が正確に固定される位置を発生させる。この固定された正確な位置が、メモ リ１０２内の地図データによって表示された地図に、自動車の動的或いは静的表 示を行わせるために、出力装置１０４に送られる。出力装置１０４は、例えば方 向か位置かの何れかの最新の音声情報を自動車のオペレータに対し発生させる。 また、プロセッサ１００は移動ユニット１７を動作させる入力装置１０６に結 合されている。入力装置１０６はギーパッド又はタッチ・スクリーンであり、音 声命令や情報を受け入れる音声認識のハードウエアとソフトウエアであることは 勿論である。出力装置１０４と入力装置１０６とは、更に固定又は消去可能なス トレージ・メディア、例えば磁気コンピータ・ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、或いは 出力を受入れかつ入力をプロセッサ１００に与える他の適切なメディアを含む。 プロセッサ１００は、またモバイル通信装置４２を用いて遠隔地にまで伝達す るためのデータ・メッセイジを生成する。データ・メッセイジはモバイル・ユニ ット１７が固定される正確な位置、報告時間、或いは自動車のオペレータによっ て入力される情報を含む。プロセッサ１００によっていろいろなセンサ１０８か ら集められた他の情報も勿論含む。例えばセンサ１０８は、いろいろなエンジン ・センサ、トラック・トレーラ・センサ、セキュリティ・モニタ或いは移動ユニ ット１７、自動車１６又はそのオペレータの形や状態についての情報を発生させ る他の装置を含む。データ・メッセイジの発生及び伝送は、経過時間、移動ユニ ット１７の移動或いは遠隔地にまで報告を必要とする一片の情報に基づく。デー タ・メッセイジはプロセッサ１００からモデム又はＤＴＭＦ・コーダ／デコーダ １１０を介してバス・ドライバ１１２へ送られ、それから伝送ためアンテナ９０ を介して遠隔地、例えば中央ホスト１２０（第５図）へのトランシーバ９２へ送 られる。また、データ・メッセージはリンク９５を介してトランシーバ９２へ直 接送られる。 また、移動ユニット１７はプロセッサ１００に結合されたクロック１１６を含 んでおり、このプロセッサ１００はコントローラ８６から受け取ったナビゲーシ ョン解法又は疑似レンジ量を、トランシーバ９２受け取った潜伏状補正データで 同期化させるために用いられるいる。また、クロック１１６は第６図に関連して 述べたオルタネーディブ・ポジショニング・システム２００に用いられる。動作 中、クロック１１６はプロセッサ１００に正確な時間を供給し、そしてモバイル ・ポジショニング受信機２４からの最新のものにしたクロック補正を受信し又は モバイル通信装置４２からの補正データを介し受信する。 第４図に示された移動ユニット１７の部品は、１個以上のハウジングに収めら れる。移動ユニット１７は自動車１６、すなわち被追跡物に取り付けられる。ま た、移動ユニット１７はパーソナル・ロケーティング、通信及び報告機能を備付 けの携帯性を有する手持ち装置として包装される。例えば携帯性を有する手持ち 移動ユニット１７は、運送の形態を変え、またモバイル・ユニット１７の携帯性 を求めている監視人、救助チーム、一個人によって使用される。 第５図は中央ホスト１２０の概要説明図である。中央ホスト１２０はプロセッ サ１００によって生成された報告のような情報を、リンク１２２を介して移動ユ ニット１７から受け取る。リンク１２２は公設の電話ライン、スイッチト電話ラ イン、マイクロウエーブ通信リンク、衛星ベースの通信リンク或いは中央ホスト １２０からのデータを移動ユニット１７に送受信させる他の適切な通信リンクの 一つ又は結合物である。 移動ユニット１７からのデータ・メッセージは、モデム又はＤＴＭＦ・コーダ ／デコーダ１２４を介して中央ホスト１２０に入り、中央制御装置１２６に渡す 。中央制御装置１２６にはメモリ１２８と入力／出力装置１３０とが結合されて いる。メモリ１２８はＲＡＭ、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ、消去可能な記憶装置或い はデータの貯え再生が可能な他の装置である。入力／出力装置１３０はディスプ レイ、音声情報を提供するスピーカ、消去可能な記憶メディア、その他適切な出 力装置のようないろいろな出力装置を含む。入力／出力装置１３０はまた、キー ボード、マウス、タッチス・クリーン、消去可能な記憶メディア、その他適切な 入力装置のようないろいろな入力装置を含む。 中央制御装置１２６は移動ユニット１７からデータ・メッセージを受け取り、 位置、トラック、速達便、移動ユニット１７との通信に加工する。例えば中央制 御装置１２６は移動ユニット１７のすべてについてのデータベースを、現行の位 置、像、そして関連したセンサの記録と共にメモリ１２８に保持する。このデー タベースはまた、移動ユニット１７と通信を始めるのに使用することができる。 更に中央制御装置１２６はリンク１２２を介し移動ユニット１７と到来のコール の経由線を定めるコール・デリバリ機能を行う。コール・デリバリのこの様相は 出願番号０８／０９５，１６６、名称 ネイション−ワイド・セルラ電話ネット ワークの方法及び装置 １９９３年７月２０日付け出願や出願番号０８／１７５ ，２５６、名称 通信ネットワークにおけるデータ・メッセージング １９９３ 年１２月２８日付け出願に充分記載されており、両出願とも本願の譲受人によっ て 所有され、そしてその結果両出願とも身元保証人によって株式会社にされている 。 第６図は一部変更の移動ユニット１７を装着した自動車１６の位置を測定する 現在の移動通信ネントワーク１４の装置を用いたオルタネーティング・ポジショ ニング・システム２００を説明している。移動ユニット１７は通信リンク２０８ ，２１０，２１２をそれぞれ介しトランスミッタ・サイト２０２，２０４，２０ ６と通信する。 通信リンク２０８，２１０，２１２はコントロール・チャネルであり、一切を 含めたメッセージ・ストリームであり、またセルラ電話ネットワークのページン グ・チャネルであり、捕らえられた音声の中の全部又は一部であり、また公設さ れたチャネルである。 トランスミッタ・サイト２０２，２０４，２０６はいろいろな方法でネットワ ークに結合されている。例えばトランスミッタ・サイト２０２はＭＴＳＯ ２１ ４の陸上ラインを介してトランスミッタ・サイト２０４に結合されている。トラ ンスミッタ・サイト２０２はマイクロウエーブ又は他の無線リンク２１６を介し てトランスミッタ・サイト２０６に結合されている。トランスミッタ・サイト２ ０４は直接又は公設のコネクション２１８を介してトランスミッタ・サイト２０ ６に結合されている。 ポジショニング・システム２００は、第１図と第２図とに関連して述べたディ ファレンシャル・ポジショニング・システム１０の様相と類似した仕方で動作す るが、ナビゲーション・データを伝送するポジショニング・システム１２を当て にしていない。その代わりとして、トランスミッタ・サイト２０２，２０４，２ ０６は、それぞれの通信リンク２０８，２１０，２１２を介してタイム−オブ− アライバル（ＴＯＡ）・データを伝送する。モバイル・ユニット１７はＴＯＡデ ータを受け取り、そしてＴＯＡデータとトランスミッタ・サイト２０２，２０４ ，２０６の既知の所在地座標とを用いて、モバイル・ユニット１７の所在地を計 算する。 トランスミッタ・サイト２０２，２０４，２０６からのＴＯＡデータは、いろ いろな方法で伝送される。１つの方法として、ネットワーク・クロックはトラン スミッタ・サイト２０２，２０４，２０６からのＴＯＡデータの同時に行われる 伝送を同期化する。この方法を用いると、移動ユニット１７での受信時間がトラ ンスミッタ・サイト２０２，２０４，２０６に疑似レンジ量を与える。第１図や 第２図のディファレンシャル・ポジショニング・システム１０おけるが如く、４ 番目のトランスミッタ・サイトは移動ユニット１７で維持されたネットワーク・ クロック２２０とクロック１１６（第４図）との間のクロック・バイアス（Ｃ_B ）に心使いをかけることなく、移動ユニット１７の位置を計算することができる 。 他の実施例において、トランスミッタ・サイト２０２，２０４，２０６は異な った時間にＴＯＡ・データを伝送するが、移動ユニット１７までのメッセージの 伝送時間を含んでいる。セルラ・トランスミッタ・サイト２０２，２０４，２０ ６がネットワーク・クロック２２０を介して同期化された時間を維持するならば 、メッセージの到達時間を伝送時間と比較することによって、移動ユニット１７ は疑似レンジ量を発生させることができる。 トランスミッタ・サイト２０２，２０４，２０６及び移動ユニット１７は、ポ ジショニング・システム２００で動作するとき、異なった構成となっている。第 ３図に関連し、トランスミッタ・サイト４０は、ポジショニング・システム２０ ０において、位置情報を提供する関連の基準ポジショニング受信機３８を必要と しない。しかしながら、トランスミッタ・サイト４０は、ＴＯＡデータ発生器６ ４や移動ユニット１７に伝送するため、ＴＯＡデータを発生させるためのクロッ クを含んでいる。今、第４図を参照して、移動ユニット１７は、ポジショニング ・システム２００内で動作させるため、モバイル・ポジショニング受信機２４を 必要としない。ＴＯＡデータはトランシーバ９４によって受信され、そしてプロ セッサ１００に送られる。このプロセッサ１００は、セルラ・トランスミッタ・ サイト２０２，２０４，２０６の疑似レンジを計算するために、ＴＯＡ・データ を使用する。第３図に関連して述べた周知の三角測量技法を用いる際、疑似レン ジとメモリ１０２に格納されているトランスミッタ・サイト２０２，２０４，２ ０６の既知の位置座標とを用いて、プロセッサ１００はそのとき、移動ユニット １７の位置を計算する。 本発明は、数個の実施例をもちいて説明してきたが、種々の変形や一部の変更 はこの技術分野の当業者にとって容易に思い付く。本発明は添付の特許請求の範 囲内の変形や変更を包含しているものである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，Ｕ Ｇ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，Ｂ Ｙ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ， ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，Ｌ Ｖ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ， ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 既知の位置座標を持ち、ポジショニング・システムから最初の位置信号を 受信することが可能な基準ポジショニング受信機であって、更に最初の位置信号 と既知の位置座標とに応じ、補正データを生成することが可能な基準ポジショニ ング受信機と、 基準ポジショニング受信機に結合されたセルラ電話ネットワークのトランスミ ッタ・サイトであって、基準ポジショニング受信機によって生成された補正デー タを伝送することが可能なセルラ電話ネットワークのトランスミッタ・サイトと 、 セルラ電話ネットワーク及びポジショニング・システムと通信する移動ユニッ トであって、トランスミッタ・サイトによって伝送された補正データを受信する ことが可能で、更にポジショニング・システムから２番目の位置信号を受信し、 ２番目の位置信号と補正データとに応じ、モバイル・ユニットの位置を決定する ことが可能な移動ユニット とを備えたセルラ電話ネットワーク及びポジショニング・システムを使用する ロケーティング・システム。 ２． 上記トランスミッタ・サイトは、コントロール・チャネルの補正データを 伝送する特許請求の範囲第１項記載のセルラ電話ネットワーク及びポジショニン グ・システム使用するロケーティング・システム。 ３． 上記基準ポジショニング受信機は、トランスミッタ・サイトに取り付けら れている特許請求の範囲第１項記載のセルラ電話ネットワーク及びポジショニン グ・システムを使用するロケーティング・システム。 ４． 上記基準ポジショニング受信機の既知の位置座標は、統計的に意味のある 期間に基準ポジショニング受信機によって受信されたデータに基づいている特許 請求の範囲第１項記載のセルラ電話ネットワーク及びポジショニング・システム を使用するロケーティング・システム。 ５． 上記補正データは、最初の位置信号に基づいた位置位置と基準ポジショニ ング受信機の既知の位置座標との比較を表している位置補正を備えた特許請求の 範囲第１項記載のセルラ電話ネットワーク及びポジショニング・システムを使用 するロケーティング・システム。 ６． 最初の位置信号は、多くの衛星から基準ポジショニング受信機によって受 信された受信時間データを備えると共に、各衛星の疑似レンジ補正を備えた特許 請求の範囲第１項記載のセルラ電話ネットワーク及びポジショニング・システム を使用するロケーティング・システム。 ７． 上記ロケーティング・システムは更に、移動ユニットに結合されたメモリ であって、地図データを格納することが可能なモメモを備えると共に、モバイル ・ユニットに結合され、移動ユニットの位置及び地図データを表示することが可 能な表示装置を備えた特許請求の範囲第１項記載のセルラ電話ネットワーク及び ポジショニング・システムを使用するロケーティング・システム。 ８． 上記ロケーティング・システムは更に、移動ユニットに結合された中央制 御装置であって、移動ユニットの位置を受信することが可能な中央制御装置を備 えた特許請求の範囲第１項記載のセルラ電話ネットワーク及びポジショニング・ システムを使用するロケーティング・システム。 ９． 上記移動ユニットは、車に取り付けられている特許請求の範囲第１項記載 のセルラ電話ネットワーク及びポジショニング・システムを使用するロケーティ ング・システム。 １０． 上記移動ユニットは、携帯性の手持ちハウジングに収納されている特許 請求の範囲第１項記載のセルラ電話ネットワーク及びポジショニング・システム を使用するロケーティング・システム。 １１． 上記移動ユニットは更に、セルラ電話ネットワークと通信する移動通信 装置であって、トランスミッタ・サイトによって伝送された補正データを受信す ることが可能な移動通信装置と、移動通信装置に結合されたモバイル・ポジショ ニング受信機であって、ポジショニング・システムから２番目の位置信号を受信 することが可能なモバイル・ポジショニング受信機と、移動通信装置及びモバイ ル・ポジショニング受信機に結合されたプロセッサであって、モバイル・ポジシ ョニング受信機から受信された２番目の位置信号と移動通信装置から受信された 補正データとに応じ、モバイル・ユニットの位置を決定することが可能なプロセ ッサとを備えた特許請求の範囲第１項記載のセルラ電話ネットワーク及びポジシ ョニング・システムを使用するロケーティング・システム。 １２． 既知の位置座標を持ち、ポジショニング・システムから最初の位置信号 を受信することが可能な基準ポジショニング受信機であって、更に最初の位置信 号と既知の位置座標とに応じ、補正データを生成することが可能な基準ポジショ ニング受信機と、 基準ポジショニング受信機に結合された移動通信ネットワークの第１のトラン スミッタ・サイトと、 第１のトランスミッタ・サイトに結合された移動通信ネットワークの第２のト ランスミッタ・サイトであって、第１のトランスミッタ・サイトから受信された 補正データを伝送することが可能な第２のトランスミッタ・サイトと、 第２のトランスミッタ・サイト及びポジショニング・システムと通信する移動 ユニットであって、第２のトランスミッタ・サイトによって伝送された補正デー タを受信することが可能で、更にポジショニング・システムから２番目の位置信 号を受信し、２番目の位置信号と補正データとに応じ、移動ユニットの位置を決 定することが可能な移動ユニット とを備えた移動通信ネットワーク及びポジショニング・システムを使用するロ ケーティング・システム。 １３． 上記ロケーティング・システムは更に、第１及び第２のトランスミッタ ・サイトに結合され、第１のトランスミッタ・サイトから補正データを受信する ことが可能であると共に、この補正データを第２のトランスミッタ・サイトに伝 送することが可能な通信リンクを備えた特許請求の範囲第１２項記載の移動通信 ネットワーク及びポジショニング・システムを使用するロケーティング・システ ム。 １４． 上記第２のトランスミッタ・サイトは、コントロール・チャネルの補正 データを伝送する特許請求の範囲第１２項記載の移動通信ネットワーク及びポジ ショニング・システムを使用するロケーティング・システム。 １５． 上記基準ポジショニング受信機は、第１のトランスミッタ・サイトに取 り付けられている特許請求の範囲第１２項記載の移動通信ネットワーク及びポジ ショニング・システムを使用するロケーティング・システム。 １６． 上記基準ポジショニング受信機の既知の位置座標は、統計的に意味のあ る期間に基準ポジショニング受信機によって受信されたデータに基づいている特 許請求の範囲第１２項記載の移動通信ネットワーク及びポジショニング・システ ムを使用するロケーティング・システム。 １７． 上記補正データは、最初の位置信号に基づいた位置位置と基準ポジショ ニング受信機の既知の位置座標との比較を表している位置補正を備えた特許請求 の範囲第１２項記載の移動通信ネットワーク及びポジショニング・システムを使 用するロケーティング・システム。 １８． 最初の位置信号は、多くのＧＰＳ衛星から基準ポジショニング受信機に よって受信された受信時間データを備えると共に、各ＧＰＳ衛星の疑似レンジ補 正を備えた特許請求の範囲第１２項記載の移動通信ネットワーク及びポジショニ ング・システムを使用するロケーティング・システム。 １９． 上記ロケーティング・システムは更に、モバイル・ユニットに結合され た移動ユニットであって、地図データを格納することが可能なモメモを備えると 共に、移動ユニットに結合され、移動ユニットの位置及び地図データを表示する ことが可能な表示装置を備えた特許請求の範囲第１２項記載の移動通信ネットワ ーク及びポジショニング・システムを使用するロケーティング・システム。 ２０． 上記ロケーティング・システムは更に、移動ユニットに結合された中央 制御装置であって、移動ユニットの位置を受け取ることが可能な中央制御装置を 備えた特許請求の範囲第１２項記載の移動通信ネットワーク及びポジショニング ・システムを使用するロケーティング・システム。 ２１． 上記移動ユニットは、車に取り付けられている特許請求の範囲第１２項 記載の移動通信ネットワーク及びポジショニング・システムを使用するロケーテ ィング・システム。 ２２． 上記移動ユニットは、携帯性の手持ちハウジングに収納されている特許 請求の範囲第１２項記載の移動通信ネットワーク及びポジショニング・システム を使用するロケーティング・システム。 ２３． 上記移動ユニットは更に、セルラ電話ネットワークと通信する移動通信 装置であって、トランスミッタ・サイトによって伝送された補正データを受信す ることが可能な移動通信装置と、移動通信装置に結合されたモバイル・ポジショ ニング受信機であって、ポジショニング・システムから２番目の位置信号を受信 することが可能なモバイル・ポジショニング受信機と、モバイル通信装置及びモ バイル・ポジショニング受信機に結合されたプロセッサであって、モバイル・ポ ジショニング受信機から受信された２番目の位置信号とモバイル通信装置から受 信された補正データとに応じ、移動ユニットの位置を決定することが可能なプロ セッサとを備えた特許請求の範囲第１２項記載の移動通信ネットワーク及びポジ ショニング・システムを使用するロケーティング・システム。 ２４． 車に搭載され、ポジショニング・システムから最初の位置信号を受信す ることができるポジショニング受信機と、 車に搭載され、セルラ電話ネットワークのトランスミッタ・サイトに結合され たモバイル通信装置であって、トランスミッタ・サイトによって伝送された補正 データを受信することができる移動通信装置と、 車に搭載され、ポジショニング受信機及び移動通信装置に結合されたプロセッ サであって、最初の位置信号と補正データとに応じ、車の位置を決定することが 可能なコントローラ とを備えたセルラ電話ネットワークのサービス・エリア内にある車の位置を定 める装置及びポジショニング・システム。 ２５． 上記移動通信装置は、セルラ電話ネットワークのトランスミッタ・サイ トによって伝送されるコントロール・チャネルの補正データを受信する特許請求 の範囲第２４項記載のセルラ電話ネットワークのサービス・エリア内にある車の 位置を定める装置。 ２６． 上記車の位置を定める装置は更に、プロセッサに結合され、地図データ を格納することが可能なメモリと、メモリに結合され、車の位置及び地図データ を表示することが可能な表示装置とを備えた特許請求の範囲第２４項記載のセル ラ電話ネットワークのサービス・エリア内にある車の位置を定める装置。 ２７． 上記車の位置を定める装置は更に、モバイル通信装置に結合され、車の 位置を受信することが可能な中央制御装置を備えた特許請求の範囲第２４項記載 のセルラ電話ネットワークのセサービス内にある車の位置を定める装置。 ２８． 上記補正データは、位置補正を備えた特許請求の範囲第２４項記載のセ ルラ電話ネットワークのサービス・エリア内にある車の位置を定める装置。 ２９． 上記補正データは、ポジショニング・システムの多数の衛星から疑似レ ンジ補正を備えた特許請求の範囲第２４項記載のセルラ電話ネットワークのサー ビス・エリア内にある車の位置を定める装置。 ３０． セルラ電話ネットワークのサービス・エリア内にある移動ユニットの 位置を定める方法及びポジショニング・システム。 既知の位置座標を持つ基準ポジショニング受信機で、ポジショニング・システ ムから最初の位置信号を受信し、 最初の位置信号と既知の位置座標とに応じて補正データを生成し、 移動ユニットのセルラ・トランシーバで補正データを受信し、 移動ユニットのモバイル・ポジショニング受信機で、ポジショニング・システ ムから２番目の位置信号を受信し、 ２番目の位置信号と補正データとにに応じて移動ユニットの位置を決定する セルラ電話ネットワークのサービス・エリア内にある移動ユニットの位置を定 める方法及びポジショニング・システム。 ３１． 上記補正データは、コントロール・チャネルのセルラ・コントローラで 受信される特許請求の範囲第３０項記載のセルラ電話ネットワークのサービス・ エリア内にある移動ユニットの位置を定める方法。 ３２． 上記補正データは、最初の位置信号に基づいた位置位置と基準ポジショ ニング受信機の既知の位置座標との比較を表している位置補正を備えた特許請求 の範囲第３０項記載のセルラ電話ネットワークのサービス・エリア内にある移動 ユニットの位置を定める方法。 ３３． 上記ポジショニング・システムは、多数の衛星を備えると共に、上記補 正データは、各衛星の疑似レンジ補正を備えた特許請求の範囲第３０項記載のセ ルラ電話ネットワークのサービス・エリア内にある移動ユニットの位置を定める 方法。 ３４． 上記移動ユニットの位置を定める方法は更に、移動ユニットの位置を地 図に表示するステップを備えた特許請求の範囲第３０項記載のセルラ電話ネット ワークのサービス・エリア内にある移動ユニットの位置を定める方法。 ３５． 上記移動ユニットの位置を定める方法は更に、移動ユニットの位置を遠 隔地で受信するステップを備えた特許請求の範囲第３０項記載のセルラ電話ネッ トワークのサービス・エリア内にある移動ユニットの位置を定める方法。 ３６． 上記ポジショニング・システムが、ＧＰＳである特許請求の範囲第３０ 項記載のセルラ電話ネットワークのサービス・エリア内にある移動ユニットの位 置を定める方法。 ３７． 移動通信ネットワーク内にある多数のトランスミッタ・サイトであって 、それぞれが受信時間データを伝送することが可能であり、それぞれが既知の位 置座標を持つ多数のトランスミッタ・サイトと、 移動ユニットに搭載され、トランスミッタ・サイトに結合されたモバイル通信 装置であって、少なくとも３個のトランスミッタ・サイトによって伝送される受 信時間データを受信することが可能なモバイル通信装置と、 移動ユニットに搭載され、トランスミッタ・サイトの既知の位置座標を格納す ることが可能なメモリと、 移動ユニットに搭載され、移動通信装置及びメモリに結合されたプロセッサで あって、移動通信装置から受信時間データを受信することが可能であると共に、 更にトランスミッタ・サイトから受信した受信時間データとメモリ格納されたト ランスミッタ・サイトの既知の位置座標とに応じ、移動ユニットの位置を決定す ることが可能なプロセッサ とを備えた移動通信ネットワークのサービス・エリア内にある移動ユニットの 位置を定めるシステム。 ３８． 上記トランスミッタ・サイトは、セルラ電話システムと関連付けられて いる特許請求の範囲第３７項記載の移動通信ネットワークのサービス・エリア内 にある移動ユニットの位置を定めるシステム。 ３９． 上記トランスミッタ・サイトは、受信時間データを同時に伝送する特許 請求の範囲第３７項記載の移動通信ネットワークのサービス・エリア内にある移 動ユニットの位置を定めるシステム。 ４０． 上記コントローラは、三角測量技法を用い、移動ユニットの位置を決定 する特許請求の範囲第３７項記載の移動通信ネットワークのサービス・エリア内 にある移動ユニットの位置を定めるシステム。 ４１． 上記トランスミッタ・サイトは、移動ユニットの要求に応じ、受信時間 データを供給する特許請求の範囲第３７項記載の移動通信ネットワークのサービ ス・エリア内にある移動ユニットの位置を定めるシステム。 ４２． 上記受信時間データは、受信時間データをトランスミッタ・サイトから 伝送する時間についての情報を含んでいる特許請求の範囲第３７項記載の移動通 信ネットワークのサービス・エリア内にある移動・ユニットの位置を定めるシス テム。 ４３． 上記移動ユニットの位置を定めるシステムは更に、トランスミッタ・サ イトに結合され、トランスミッタ・サイトからの受信時間データの伝送を同期化 することが可能なクロックを備えている特許請求の範囲第３７項記載の移動通信 ネットワークのサービス・エリア内にあるモバイル・ユニットの位置を定めるシ ステム。 ４４． 移動通信ネットワーク内にある多数のトランスミッタ・サイトであって 、それぞれが受信時間データと各トランスミッタ・サイトに関連付けられた既知 の位置座標とを伝送することが可能な多数のトランスミッタ・サイトと、 移動ユニットに搭載され、トランスミッタ・サイトに結合された移動通信装置 であって、少なくとも３個のトランスミッタ・サイトによって伝送される受信時 間データと既知の位置座標とを受信することが可能な移動通信装置と、 移動ユニットに搭載され、移動通信装置に結合されたプロセッサであって、移 動通信装置から受信時間データと既知の位置座標とを受信することが可能である と共に、更に受信時間データと既知の位置座標とに応じ、移動ユニットの位置を 決定することが可能なプロセッサ とを備えた移動通信ネットワークのサービス・エリア内にある移動ユニットの 位置を定めるシステム。 ４５． 上記トランスミッタ・サイトは、セルラ電話システムと関連付けられて いる特許請求の範囲第４４項記載の移動通信ネットワークのサービス・エリア内 にある移動ユニットの位置を定めるシステム。 ４６． 上記トランスミッタ・サイトは、受信時間データと既知の位置座標とを 同時に伝送する特許請求の範囲第４４項記載の移動通信ネットワークのサービス ・エリア内にある移動ユニットの位置を定めるシステム。 ４７． 上記コントローラは、三角測量技法を用い、移動ユニットの位置を決定 する特許請求の範囲第４４項記載の移動通信ネットワークのサービス・エリア内 にある移動ユニットの位置を定めるシステム。 ４８． 上記トランスミッタ・サイトは、移動ユニットの要求に応じ、受信時間 データと既知の位置座標とを供給する特許請求の範囲第４４項記載の移動通信ネ ットワークのサービス・エリア内にある移動ユニットの位置を定めるシステム。 ４９． 上記受信時間データは、受信時間データをトランスミッタ・サイトから 伝送する時間についての情報を含んでいる特許請求の範囲第４４項記載の移動通 信ネットワークのサービス・エリア内にある移動ユニットの位置を定めるシステ ム。 ５０． 上記移動ユニットの位置を定めるシステムは更に、トランスミッタ・サ イトに結合され、トランスミッタ・サイトからの受信時間データと既知の位置座 標との伝送を同期化することが可能なクロックを備えている特許請求の範囲第４ ４項記載の移動通信ネットワークのサービス・エリア内にある移動ユニットの位 置を定めるシステム。