衛星位置決めシステムの時間測定のための方法および装置
【課題】受信した信号レベルが非常に弱く衛星データメッセージを読むことが出来ない状況に適している、衛星データメッセージに関連する時間を測定するための方法および装置を提供する。
【解決手段】衛星データメッセージの少なくとも一部の第１のレコードはエンティティ、一般には基地局において受信される。第１のレコードは、衛星データメッセージの第２のレコードと比較される。第１のレコードと第２のレコードは、少なくとも部分的に時間が重畳される。この比較から時間が決定される。この時間は、第１のレコード（または第１のレコードが得られる源）が遠隔のエンティティ、一般にはモバイルＳＰＳ受信器において受信されたときを示す。種々の他の方法が記載され、本発明の種々の装置も記載される。これらの信号内のデータとして送信される衛星データメッセージを読むことなしにＳＰＳ信号を用いて日時を測定する。
【解決手段】衛星データメッセージの少なくとも一部の第１のレコードはエンティティ、一般には基地局において受信される。第１のレコードは、衛星データメッセージの第２のレコードと比較される。第１のレコードと第２のレコードは、少なくとも部分的に時間が重畳される。この比較から時間が決定される。この時間は、第１のレコード（または第１のレコードが得られる源）が遠隔のエンティティ、一般にはモバイルＳＰＳ受信器において受信されたときを示す。種々の他の方法が記載され、本発明の種々の装置も記載される。これらの信号内のデータとして送信される衛星データメッセージを読むことなしにＳＰＳ信号を用いて日時を測定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この出願は、１９９９年３月２２日に出願された仮特許出願第60/125,673号（発明の名称「衛星位置決めシステム（ＳＰＳ）時間測定のための方法および装置」）の一部継続出願である。この結果、この出願は、この仮特許出願の出願日の利益を請求する。
【背景技術】
【０００２】
本発明は、衛星位置システム（ＳＰＳ：Satellite Position Systems）からの受信した信号を用いて衛星位置システム自体の位置を決めたりあるいは日時を決定する方法およびシステムに関する。本発明は、１９９７年２月３日に出願した米国特許出願番号第08/794,649号であり現在米国特許第5,812,087号（「親特許」と呼ばれる）の継続出願である１９９８年５月７日に出願された同時係属特許出願番号第09/074,521号（発明者：ノーマン・クラスナNorman Krasner）の一部継続出願である。この結果、親特許は、参照することにより本出願に組み込まれる。１９９７年４月１５日に出願された特許出願番号第08/842,559号の開示もまた参照することにより本出願に組み込まれる。
【０００３】
ほとんどの状況において、親特許の方法は、確実に作動しあるシステム（例えばサーバシステム）が（例えば衛星航法システム（ＧＰＳ）信号のような）ＳＰＳ信号を別のシステム（例えばモバイルＳＰＳ受信器／クライアントシステム）において捕捉する時間を決定することができる。
【０００４】
関心のあるほとんどの状況において、本発明の時間調整方法（パターンマッチングと呼ばれる）は確実に作動する。いくつかの異常な状況においては、モバイル（例えば親特許の図６のモバイル装置４５３）とサーバ（例えば親特許の図６の基地局）との間で信号を送信するのに極めて長い待ち時間がある。これは、リンクが任意に長い経路選択遅延を可能にするパケット通信を使用した場合起こり得る。まれにそのようなパケットが非常に長い時間期間の後に到達する場合がある。そのような長い待ち時間によって、サーバがモバイルから受信したパターンとサーバに記憶した非常に長いレコードとを比較する必要があるであろう。これは、計算的に複雑であるかも知れず、また必要な計算を行うのにかなりの時間を必要とするかも知れない。さらに、長い待ち時間は、データパターンの繰り返しに関連したあいまいさを生じるかも知れない。例えば、米国ＧＰＳデータ信号の実質的な部分は３０秒の間隔で反復し、ほんの一部は６秒間隔で反復する。そのような環境下においては、パターンマッチ手続きはあいまいな結果を生じる場合がある。
【発明の概要】
【０００５】
本発明はＧＰＳまたはGlonassのような衛星位置システムに使用される衛星データメッセージに関連する時間を測定するための方法および装置を提供する。一実施形態における方法は、（１）衛星データメッセージの少なくとも一部の第一のレコードをエンティティにおいて受信するステップと、（２）前記第１のレコードを衛星データメッセージの第２レコードと比較するステップであり、前記第１のレコードと第２のレコードは、時間的に部分的に重畳し、前記比較は、前記第１のレコードが受信されたとき見積もり時間を決定した後に実行されるステップと、および（３）前記比較から時間を決定するステップであって、前記時間は前記第１のレコード（例えば第１のレコードのソース）が遠隔地のエンティティにおいて受信されたときを示すステップとからなる。この実施形態の第１の例において、遠隔地にあるエンティティはモバイルＳＰＳ受信器であり、エンティティは無線（そして恐らく有線も）リンクを介してモバイルＳＰＳ受信器と通信する基地局である。本発明の方法は基地局において、独占的に実行可能である。他の実施形態において、前記比較が実行可能であり、前記第１のレコードが受信された予測時刻を用いて前記比較により決定された時間が正しいことを検証する。
【０００６】
受信器タイミングを確立するための本発明の実施形態は、受信器が衛星データメッセージの一部の推定値を形成し、この推定値を基地局に送信するためのものである。基地局において、この推定値は、別のＧＰＳ受信器あるいはＧＰＳ情報源から受信した衛星データメッセージのレコードと比較される。このレコードはエラーが無いものと仮定する。次にこの比較により、基地局のメッセージのどの部分が遠隔装置により送信されたデータに最も近い値に一致するかを決定する。基地局は衛星データメッセージをエラー無く読んだので、送信衛星により見られるようにそのメッセージの各データビットを絶対タイムスタンプに相関づけることができる。それゆえ、この比較により、基地局は、適切な時間を遠隔装置により送信された推定データに割当てる。この時間情報は必要に応じて遠隔装置に返信される。
【０００７】
上述した手法の変形例は基地局に、遠隔装置への衛星データメッセージとこのメッセージの始まりに相関する絶対時間からなる、不要なものが取り除かれているレコードを送信させることである。この場合、遠隔地のエンティティは、このレコードを、この遠隔地のエンティティが受信するＧＰＳ信号を処理することにより形成するこのデータの推定値と比較する。この比較は、２つのレコード間の時間的オフセットを提供し、それにより局所的に集めたデータの絶対時間を確立する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１Ａ】図１ＡはＳＰＳ信号を受信することができ基地局との通信を確立することができる結合されたモバイルＳＰＳおよび通信システムの主要部のブロック図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは図１ＡのＲＦ／ＩＦコンバータおよび周波数シンセサイザの代表的な実装を示すブロック図である。
【図２】図２は本発明の一方法を示すフローチャートである。
【図３】図３は本発明の他の方法を示すフローチャートである。
【図４Ａ】図４Ａは本発明の一特定方法におけるモバイルＳＰＳ受信器により実行される方法を示す。
【図４Ｂ】図４Ｂは基地局により実行される対応する方法を示す図である。
【図５Ａ】図５Ａは本発明の基地局の一実施形態を示す図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは本発明の基地局の他の実施形態を示す図である。
【図６】図６はＳＰＳ受信器、セルラ電話サイト、基地局、インターネットおよびクライアントコンピュータシステムを含む本発明のシステムを示す図である。
【図７】図７はモバイルＳＰＳ受信器において、衛星データメッセージの受信の時間を決定するために本発明において代表的に実行されるパターンマッチングの簡略化した図である。
【図８Ａ】図８Ａは、本発明の他の特定の実施形態においてＳＰＳ受信器により実行される方法を示す図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、基地局により実行される対応する方法である。
【図９】図９は代表的なＧＰＳ受信器の簡略化した構造を示す図である。
【図１０Ａ】図１０Ａは本発明による種々の段階の信号処理の後のサンプリングされたＳＰＳ信号の例を示す図である。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは本発明による種々の段階の信号処理の後のサンプリングされたＳＰＳ信号の例を示す図である。
【図１０Ｃ】図１０Ｃは本発明による種々の段階の信号処理の後のサンプリングされたＳＰＳ信号の例を示す図である。
【図１０Ｄ】図１０Ｄは本発明による種々の段階の信号処理の後のサンプリングされたＳＰＳ信号の例を示す図である。
【図１１Ａ】図１１Ａは本発明による種々の段階の信号処理の後のサンプリングされたＳＰＳ信号のさらなる例を示す図である。
【図１１Ｂ】図１１Ｂは本発明による種々の段階の信号処理の後のサンプリングされたＳＰＳ信号のさらなる例を示す図である。
【図１１Ｃ】図１１Ｃは本発明による種々の段階の信号処理の後のサンプリングされたＳＰＳ信号のさらなる例を示す図である。
【図１２Ａ】図１２Ａは、本発明の一実施形態による、粗い時間調整方法の例を示す図である。
【図１２Ｂ】図１２Ｂは、本発明の他の実施形態による、粗い時間調整方法の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
衛星位置決めシステムに使用する衛星データメッセージに関連した時間を測定するための種々の方法と装置を以下に述べる。本発明の説明は、米国の衛星航法（ＧＰＳ）システムに合わせる。しかしながら、これらの方法は、ロシアのGlonassシステムのような類似の衛星位置決めシステムにも等価に適用可能であることは明白でなければならない。さらに、シュードライト（pseudolites）または衛星とシュードライトの組合せを利用する位置決めシステムにも等価に適用可能であることが理解されなければならない。さらに、基地局とモバイルＳＰＳの種々のアーキテクチャが、本発明の限定として理解されるよりもむしろ例示目的のために提供される。
【００１０】
図２は、図１Ａに示すようなモバイル通信送受信器と結合されるモバイルＳＰＳ受信器に使用される本発明の代表的な方法を示す。図１Ａに示すモバイルＧＰＳ受信器は、ステップ２０１において、天体暦（ephemeris）のような衛星データメッセージをサンプリングし、メッセージのレコードを作る。次にこの方法２００において、遠隔またはモバイルＧＰＳ受信器は、ステップ２０３において、図５Ａまたは５Ｂに示す基地局のような基地局にこのメッセージのレコードを送信する。このレコードは、典型的にはモバイルＳＰＳ受信器により受信されたメッセージのある表現である。ステップ２０５において、基地局は、モバイルＳＰＳ受信器から送信されたレコードを衛星データメッセージの基準レコードと考えることができる別のレコードと比較する。この基準レコードは相関した時間値を有し、衛星データメッセージの種々のセグメントは、そのセグメントに相関する指定された「基準」時間を有する。ステップ２０７において、基地局は衛星データメッセージのＧＰＳ受信器によるサンプリングタイムを決定する。この決定は、基準レコードに相関する時間値に基づき、そしてこの決定は、いつレコードまたはレコードのソースがモバイルＧＰＳ受信器により受信されたかを示す。図１２Ａおよび１２Ｂに示すようにステップ２０５の比較動作は、モバイルＳＰＳ受信器においてＳＰＳ信号のレコードを受信する時間の見積もり値、即ち推測値を決定することに基づいて行われる。この推定値は、レコードと基準値の比較の範囲を制限するかまたは比較結果を検証するのに用いることができる。これは、（モバイルにおいてレコードを記録することと比較動作を行うこととの間に異常に長い送信待ち時間があり得る場合）通常の比較動作のスピードを向上させ、また結果の精度を向上させる。
【００１１】
図７は図２のステップ２０５の比較動作の簡略化された方法を示す。特に、図７は、それぞれレコード４９１および４９５として示されるモバイル受信器のレコードと基地局の基準レコードとの間の計画された比較を示す。両レコードの水平軸は時間を示す。比較のために基地局に送信された部分を表すモバイルのレコードの一部４９３がある。一般的に、基地局は、モバイル受信器から受信されたレコードと時間的に少なくとも一部が重畳する対応する部分４９７を有する。図７において、この重畳は、基準レコードがモバイル受信器のレコードの全間隔にわたって衛星データメッセージを供給するという点で完了する。しかしながら、これは１つの例に過ぎず、重畳は、モバイル受信器のレコードの一部が基地局からの基準レコードと重畳するようにしてもよい。
【００１２】
図３は、衛星位置決めシステムに使用される衛星データメッセージに関連した時間を測定するための本発明の方法２２０をさらに詳細に示す。モバイルあるいは遠隔ＧＰＳ受信器は、ステップ２２１において、ＧＰＳ信号を取得し、これらの取得したＧＰＳ信号からの擬似距離(pseudoranges)を決定する。ステップ２２３において、モバイルＧＰＳ受信器はＰＮデータを除去し、擬似距離を作成または決定するために使用される取得したＧＰＳ信号から衛星データメッセージのレコードを作る。このレコードは一般的には、取得したＧＰＳ信号における天体暦のある表現であり、一般的には、データの推定値を表す。ステップ２２５において、モバイルＧＰＳ受信器はレコードおよび決定された擬似距離を基地局、例えば図５Ａまたは５Ｂに示すような基地局に送信する。
【００１３】
ステップ２２７において、衛星の天体暦の基準レコードに対するモバイルＧＰＳ受信器から送信されたレコードの相互関係を実行する。この基準レコードは一般的に基準レコード内のデータに相関する正確なタイムスタンプを含む(例えば、基準レコード内のデータの各ビットは相関する時間値すなわち「スタンプ」を有する)。そして、当初取得したＧＰＳ信号のモバイルＧＰＳ受信器による受信の時間を決定するために使用されるのはこのタイムスタンプである。ステップ２２９において、基地局は、相関関係の演算から、取得したＧＰＳ信号の遠隔ＧＰＳ受信器による取得の時間を決定する。次に、基地局は、ステップ２３１において、ＧＰＳ信号の遠隔ＧＰＳ受信器による取得の時間を使用し、さらに決定された擬似距離を使用して、遠隔／モバイルＧＰＳ受信器の緯度および経度であり得る、位置情報を決定する。ステップ２３３において、基地局は、遠隔ＧＰＳ受信器のこの位置情報を別のエンティティ、例えば、インターネットまたはイントラネットのようなネットワークを介して基地局に接続されたコンピュータシステムに通信する。これについて、図５Ｂおよび図６に関連して以下に詳細に述べる。
【００１４】
以下に、遠隔ＳＰＳ受信器における衛星データを推定するためのいくつかの方法についてさらに詳細に述べる。この方法は２つに分類される。一方は、（ＰＮが除去された後）データの差動復調とソフト判定を実行し、他方はＰＮが除去された後、生のＩ／Ｑデータをサンプリングする。第１の方法は、図４Ａおよび図４Ｂに線図的に示され、第２の方法は、図８Ａおよび８Ｂに示される。ここでの目的は、遠隔装置における信号の受信と基地局における信号の受信との間の到着時間差を決定することである。基地局は正確な時間を持つと仮定されるので、この時間差は、遠隔装置におけるデータの受信の正確な時間を決定する。以下に説明するように、２つの手法は、遠隔装置(モバイルＳＰＳ受信器)により実行されなければならない処理量と、通信リンクを介して遠隔装置から基地局に送信されなければならない情報量により異なる。本質的に、リンクを介して通過しなければならないデータの質に対して遠隔装置における処理負荷におけるトレードオフがある。
【００１５】
図４Ａおよび４Ｂおよび図８Ａおよび８Ｂにおける手続きの詳細を説明する前に本発明の方法との対比を提供するために一般的なＧＰＳ動作を再考する。一般的なＧＰＳ受信器６０１の簡略化したバージョンを図９に示す。
【００１６】
この一般的な受信器６０１は、ＧＰＳＲＦフロントエンド(例えば、ダウンコンバータおよびデジタイザ)からの２値化Ｉ／Ｑ入力信号６０３を受信し、ミクサ６０５において、これらの入力信号６０３と、デジタル発振器６０７からの発振器信号を混合する。ミクサ６０５からの出力は次にミクサ６０９において、マイクロコントローラ６１７からの信号６１９によるチップアドバンス(chip advance)により制御されるＰＮジェネレータ６０１の出力と混合される。マイクロコントローラ６１７はまた、信号を近接したベースバンドに変換するためにデジタル発振器６０７を制御する。
【００１７】
一般的なＧＰＳ受信器の動作において、ノイズが無い場合のＧＰＳ衛星から受信した信号は次式で表される
【数１】
【００１８】
但しP(t)は±１の値を持つ、１０２３の長さの繰り返しバイナリ位相シフトキー擬似ランダムシーケンス（チップレート：1.023 Mchips/sec）であり、D(t)は再度±１の値を持つＰＮフレーミングの開始と合わされた５０ボーのデータ信号である。（例えばミクサ６０５により）信号を近接したベースバンドに変換した後、ＰＮコードは通常相関器（これは、図９の素子６０９、６１１、６１３、６１５および６１７を含むと考えることが出来る）を用いて除去される。この装置は、（所定の衛星に対して）コードP(t)を局所的に再生し、局所的に発生されたＰＮと受信したＰＮの相対的整相を決定する。位相が整合されると、相関器は、この信号と局所的に発生された基準値とを乗算し、その結果次の信号形態を生じる。
【数２】
【００１９】
この時点において、信号は、（例えばフィルタ６１３において）狭帯域フィルタリングされ、データ信号D(t)の帯域の外側のノイズを除去する。従って、サンプリングレートは、サンプラ６１５により、小さな倍数のデータレートに低減可能である。従って、数式（２）の右辺の変数ｔは形式mT/Kの値を取る（m=0, 1, 2,…但し、Kは小さな整数（例えば２）であり、Tはビット期間である。
【００２０】
次に、この時点のデータのサンプルがＰＮトラッキングオペレーション、キャリアトラッキング、およびデータ復調を実行するのに使用される。これは通常、マイクロコントローラのソフトウエアアルゴリズムにより実行されるが、代替的にハードウエアで実行するようにしてもよい。図９において、マイクロコントローラ６１７は、局所的に発生したキャリア信号とＰＮ信号を受信した信号と位相同期させて維持するために、訂正信号６２１と６１９をデジタル発振器とＰＮ発生器にそれぞれフィードバックする。この動作は、通常非常に多数の同時に受信したＧＰＳ信号（一般的には、４以上のＧＰＳ衛星からの４以上のＧＰＳ信号）のために並列で実行される。
【００２１】
今、ある環境下（例えばＳ／Ｎ比（ＳＮＲ））において、ＧＰＳ信号が非常に弱いので、データD(t)を高い信頼性で抽出することができない。上述したように、一般的なＧＰＳは、世界時を決定しならびに地点標定を提供するためにこのデータを読む必要がある。この低いＳ／Ｎ比において、本発明により提供される代替手法は、遠隔装置が基地局と一緒に作動するためのものである。基地局はこの衛星データ情報にアクセスする。遠隔装置は、遠隔装置によるそのようなデータの元の受信に相関する時間を計算可能にする基地局に送る。この受信の時間を計算するために基地局が遠隔装置に情報を送る他の代替構成が存在する。ここでは、主として最初のケースについて考察する。
【００２２】
基地局と遠隔装置との間の時間調整は、ある場合には、正確なタイミング信号（例えばパルスあるいは専用の波形）を通信リンクを介して送信し、リンク待ち時間の先天的知識あるいは（双方向対称リンクと仮定して）往復遅延量を測定することにより何らかの経過時間を明らかにすることにより得ることができることに注意しなければならない。しかしながら、この手法が実用的でないあるいは実施不能な多くの環境がある。例えば多くのリンクは、待ち時間が送信ごとに可変であり、多くの秒数かかるパケット化されたプロトコルを含む。
【００２３】
本発明の手法は、遠隔装置がデータシーケンスD(t)の一部の推定値または其れを処理したものの推定値を作成し、このデータを基地局に送信する。このデータシーケンスは、基地局により発生された同様だがより高い忠実度の信号と比較可能である。この２つのシーケンスは、最小平均２乗誤差のような所定の測定基準にしたがって、最良のマッチングが生じるまで、互いに時間的にスライドする。この「相関」手続きは、ＰＮ拡散シーケンスに同期するためにＧＰＳ受信器により使用されるそれと非常に類似している。しかしながら、ここでは、動作は、非常に低いレートのデータ信号に対して成され、さらにそのような信号のパターンは、前もって未知であってもよい。
【００２４】
基地局は、メッセージの各要素に相関する正確な時間をおそらく知っているので、基地局は、この知識プラス上述した比較を利用して、遠隔装置において、受信された信号に相関する元の時間を確かめることができるかも知れない。
【００２５】
従って、主たる問題は、データシーケンスD(t)またはその派生物の遠隔装置における推定値にある。
【００２６】
図８Ａおよび８Ｂに示され、データシーケンスを推定するための本発明の１つの特定の実施形態は、例えば式（２）に示すようにＰＮが除去された後の信号のレコードを単にサンプリングして記憶することである。ここでは、信号は、小さな倍数のデータレートでサンプリングされると仮定する。この目的のために、１００サンプル／秒が適切かも知れない。ＩおよびＱの両方の支流をサンプリングする必要があることに留意しなければならない。また、基地局における識別のためにデータパターンが独特のものでありそうにするためにおよそ２５以上のデータシンボル（0.5秒）の長さのレコードにしなければならない。式（２）から小さな残存キャリアf0および未知のキャリア位相φが依然として存在することに留意しなければならない。キャリア周波数は、データ信号の±１／２のサンプリングレートよりも良い精度まで知られていることが有益である。そうでなければ、キャリアはデータ信号の位相反転を有効に導入し、データを改悪する。
【００２７】
図８Ａは、この特定の実施形態によるモバイルＧＰＳ受信器において実行される方法を示す。受信器は、特定のＧＰＳ信号のための第１（第１でなければ次の）ＰＮコードを取得し、ステップ５０３において信号からＰＮコードを除去する。次に、ステップ５０５において、受信器はキャリア周波数の正確な推定を実行し、ステップ５０７において、入力された信号からキャリアを除去する。次に、ステップ５０９および５１１において、ＩおよびＱデータがサンプリングされ量子化され、量子化された結果は、対応する衛星データメッセージのレコードとして保存され、（恐らく、特定のＧＰＳ信号を送信するＧＰＳ衛星からの対応する擬似距離と共に）基地局に送信される。ステップ５１３において、受信器が関心のあるすべての衛星（例えばモバイルＧＰＳ受信器に鑑みて全ての衛星あるいは少なくとも見えている４つの衛星）に対してステップ５０３、５０５、５０７、５０９および５１１を実行したか（それゆえレコードを決定したか）否かを決定する。衛星データメッセージのレコードが関心のある各衛星から決定されたなら、ＧＰＳ受信器はそのレコードを経過時間タグと共に基地局に送信する（ステップ５１５）。経過時間タグは、基地局により使用され、そのレコードと（相関により）比較されるであろう基地局において「基準」レコードを推定および／または選択することができる。受信器が関心のある各衛星からレコードを決定しなかった場合には、モバイルＧＰＳ受信器は、ステップ５１３からステップ５０３に戻り、関心のある次の衛星から受信した衛星データメッセージのレコードを決定するためにステップ５０３、５０５、５０７、５０９および５１１を繰返す。図８Ａの方法を実行可能なＧＰＳ受信器（および通信送／受信器）の例は図１Ａに示され、このＧＰＳ受信器について以下にさらに詳細に説明する。
【００２８】
この情報を受信しているとき、基地局は、周波数推定値を純化し、キャリアを除去し、晴天のときにＧＰＳ受信器から受信した（あるいはインターネットあるいはＧＰＳ地上制御局からのような高忠実度のＧＰＳ信号源から受信した）高忠実度信号から抽出した同様のデータに対してこのデータを相互相関することにより相対タイミングを決定することができる。
【００２９】
図８Ｂは遠隔装置から送信された衛星データメッセージのレコードを受信したとき基地局により実行される方法５２１を示す。ステップ５２３において、基地局は、衛星データメッセージに対応するレコードを受信し、ステップ５２５において、そのレコードにフェーズロックし、ステップ５２５において、残存する位相誤差／ロール(roll)を除去する。ステップ５２３および５２５と同時に、基地局は、一般にＧＰＳデータメッセージを追跡し復調し、復調された衛星データメッセージの種々の間隔に相関して正確な時間を提供するために、これらのデータメッセージに時間タグを印加しているであろう。これはステップ５２７に示される。一般に、基地局は、連続した基準レコードが発生されこの「基準」レコードのランニングサンプル(running sample)が基地局に記憶されるように進行中ベースで衛星データメッセージの追跡と復調を行っているであろう。基準のランニングレコードは、現在時刻の１０乃至３０分前までの時間期間維持することができることが理解されるであろう。すなわち、基地局は、基準レコードの最も古い部分を破棄し、時を違えず実際に最新の部分と交換する前に３０分間基準レコードのコピーを保持することができる。
【００３０】
ステップ５２９において、第１の（または次の）衛星からの第１の（第１でなければ次の）衛星データメッセージのために遠隔装置からの基準レコードに対して基地局の基準レコードを相関させる。この相関は、事実上遠隔装置がレコードを受信したとき基地局が時間を正確に決定できるようにパターンをマッチングするために２つのレコード間の比較である（このレコードは実際には、レコード自体がレコード源の推定値であるので、そのレコード源が遠隔装置により受信されたときの時間である）。本発明を説明するのに使用される場合、遠隔装置によるレコードの受信の時間は事実上遠隔装置におけるレコード源の受信の時間である。ステップ５３１において、遠隔装置が現在の衛星のレコードおよびその対応する衛星データメッセージを受信した時間を示すピークロケーションを発見し補間する。ステップ５３３において、基地局は、すべての対応するレコードに相関する全ての時間が関心のある全ての衛星に対して決定されたか否かを決定する。そうでなければ、処理は、ステップ５２９に戻り、遠隔装置から受信した各レコード毎に処理が繰返される。関心のあるすべての衛星およびその対応する衛星データメッセージのための対応する時間を決定するためにすべてのレコードが処理されたなら、処理はステップ５３３から５３５に進み、関心のある異なる衛星のために時間が比較される。ステップ５３７において、多数決論理を用いて誤差のあるあるいは不明瞭なデータを破棄し、次に、ステップ５３９において、全てのデータが不明瞭か否かが判断される。全てのデータが不明瞭なら、基地局は、モバイルＧＰＳ装置内の通信受信器にコマンドを送信することによりモバイルＧＰＳ受信器にさらにデータを取得するように指示する。すべてのデータが不明瞭でない場合には、ステップ５４３において、基地局は、モバイルＧＰＳ受信器における衛星データメッセージの受信の平均時間を決定するために時間の重み付けされた平均化を行う。さらなる処理のためにＧＰＳ信号のサンプルが２値化されデジタルメモリに記憶されるようなある環境下においては、そのサンプルが短期間であるかぎり事実上一度の受信があると理解されるであろう。一度に１つの衛星が処理され、その衛星からの信号が取得され、その信号のレコードが作られ、次の時間において、別の衛星信号が取得されるような他の場合において、この場合には、複数回の受信があり、基地局は、これらの時間の各々を決定し、それらを以下に述べるように使用する。
【００３１】
一般にモバイルＧＰＳ受信器から送信された擬似距離(pseudoranges)に関連したレコードの受信の時間は、少なくとも幾つかの実施形態においては、基地局により使用され、モバイルＧＰＳ受信器緯度と経度および／または高度のような位置情報を決定するであろうことが理解される。
【００３２】
ある場合には、（ステップ５２５において）十分な精度まで残留キャリア周波数を決定することが困難であり、遠隔装置からのデータの差動復調および局所的に受信したデータが相互相関の前に来るかも知れない。この差動復調はさらに図４Ａおよび４Ｂに関連してさらに述べる。
【００３３】
（モバイルＧＰＳ受信器と基地局との間の）通信リンク容量が低い場合には、デスプレッド信号(despread signal)（ＰＮを除去した信号）にさらなる付加的処理を行うことが都合がよい。この目的のための良い方法は、図４Ａおよび４Ｂに示すように、遠隔装置がビット期間（２０ミリ秒）あるいはその倍数に設定された遅延を用いて、データ信号に遅延乗算演算を行うことによりこの信号を差分的に検出することである。従って、式（２）のベースバンド信号が次式で表されるなら
【数３】
【００３４】
適切な演算は以下のようになる。
【数４】
【００３５】
但し、アスタリスクは、複素共役を表し、Ｔはビット期間（２０msec）であり、Ｄ１（ｔ）は元のデータシーケンスを差分的にデコードすることにより（例えば遷移を−１、非遷移を＋１にマッピングすることにより）作られる新しい５０ボーシーケンスである。今、シンボル期間の逆数に比べてキャリア周波数エラーが小さい場合には、シンボル期間の逆数の指数項は、虚成分を支配する実成分を有し、実成分のみが維持され、結果A2D1(t)を生じる。従って、数式（４）の演算は、図８Ａに示す方法の複素数の信号ストリームの代わりに実数の信号ストリームを生成する。これは、レコードが通信リンクを介して送信されるとき、それだけで、必要な送信メッセージ長を半分にする。信号A2D1(t)は基地局にあるので、図８Ａに示す方法のレートよりも多少小さいレートでサンプリング可能である。また、このデータの符号のみを維持し、それにより送信すべきデータ量を低減することも可能である。しかしながら、この方法は、基地局が１シンボル期間（２０msec）よりもさらに良く時間を分解する能力を低減するであろう。ここでは、ＰＮコードは１ミリ秒の期間で繰り返し、それゆえこの測定エラーをさらに分解するにはそれだけでは有効でないであろうことに注意しなければならない。
【００３６】
図４Ａは、モバイルＧＰＳ受信器において実行される処理ステップを示し、図４Ｂは本発明の特定の実施形態による、基地局において実行される処理ステップを示す。モバイルＧＰＳ受信器は、ステップ３０１において、基地局からの位置情報のためのリクエストを受信する。一般的な実施形態において、この受信は、図１Ａに示すモバイルＧＰＳ受信器内に示されるような通信受信器により生じることが理解されるであろう。位置情報のリクエストに応答して、ステップ３０３において、モバイルＧＰＳ受信器はＧＰＳ信号から第１の（第１でなければ次の）ＰＮコードを取得し、受信したＧＰＳ信号からそのＰＮコードを取り除く。ステップ３０５において、遠隔装置は、キャリア周波数の正確な推定を行う。この推定の精度は、５０ボーＧＰＳデータの場合には一般的に１００ＨｚであるＧＰＳデータメッセージのサンプリングレートよりも良くなければならない。ステップ３０５はＧＰＳ受信器における一般的な周波数測定システムを用いることにより実行可能である。この周波数測定システムは、キャリアを抽出するためのフェーズロックループをしばしば含むキャリアトラッキングループと、周波数測定回路あるいは代替的にフェーズロックループを有した周波数トラッキングループを使用する。ステップ３０７において、キャリア周波数は、残りの信号からモバイルＧＰＳ受信器により取り除かれ、５０ボーデータが残る。次に、ステップ３０９において、一般にデータ自身の２倍のレートでデータをサンプリングすることにより、区別をつけて検出される。ステップ３０９のように、データを区別をつけて検出するよりも、遠隔ＧＰＳ受信器は、データ自身を基地局に送信し、基地局がステップ３０９および３１１の区別をつけた検出および量子化を実行可能にすることが理解されるであろう。モバイルＧＰＳ受信器は、ステップ３１１において、一般に１／２秒乃至１秒の時間期間を有する衛星データメッセージのレコードである結果を量子化し記憶することにより継続する。次に、ステップ３１３において、モバイルＧＰＳ受信器は、衛星データメッセージのレコードが、視野に入っているすべての衛星あるいは視野に入っている少なくとも４つの衛星であり得る関心のある各衛星ごとに作られたか否か判断する。レコードが関心のある衛星およびその対応する衛星データメッセージごとに作られな
かった場合には、処理はステップ３１３からステップ３０３に戻り、このループは、関心のある衛星ごとに衛星データメッセージごとにレコードが作られるまで続く。関心のある全ての衛星のためのすべてのレコードが決定され作られると、処理はステップ３１３から３１５に進み、モバイルＧＰＳ送信器は、その通信送信器を介して、上述した方法で基地局により使用される粗い（経過）時間タグと共に関心のある全ての衛星のためのレコードを送信する。
【００３７】
基地局は、図４Ｂに示すステップ３２７において、モバイルＧＰＳ受信器からこれらのレコードを受信する。モバイルＧＰＳ受信器の動作と同時に、基地局は一般にＧＰＳデータメッセージをトラッキングおよび復調しており、これらのデータメッセージに事実上タイムスタンプするためにこれらのデータメッセージにタイムタグを印加する。これは図４Ｂに示すステップ３２１で行われる。次に、ステップ３２３において、基地局は、データを差分復号化し、ステップ３２５の相関動作に使用されるであろう基地局データを供給する。モバイルＧＰＳ受信器から受信したデータは、一般に相関動作のために記憶され、ステップ３２３からの記憶された、差分復号化されたデータと比較される。ステップ３２５において、基地局は、第１の（第１でなければ次の）衛星のためにモバイルＧＰＳ受信器からのレコードに対して基地局のデータの相関を取る。ステップ３２７において、基地局は、現在処理中の衛星からの衛星データメッセージのモバイル受信器における到着時間を示すピークロケーションを発見し補間する。ステップ３２９において、基地局は、モバイル受信器から受信したすべてのレコードに対して相関が行われたか否か判断する。すべてのレコードに対して相関が行われていなければ処理はステップ３２５に戻り、次の衛星データメッセージのための次のレコードがステップ３２５およびステップ３２７において処理される。ステップ３２９において、モバイルＧＰＳ受信器から受信した全てのレコードに対して相関が行われたと判断された場合、次に、ステップ３３１において、関心のある異なる衛星のための決定された時間間の比較が行われる。ステップ３３３において、基地局は多数決論理を用いて誤差のあるあるいは不明瞭なデータを破棄する。次にステップ３３５において、基地局は全てのデータが誤差のあるあるいは不明瞭なデータか否か判断する。もしそうなら、ステップ３３７において、モバイル受信器にさらにデータを取得するように指示し、図４Ａに示す方法から始まる全体の処理を繰り返し、図４Ｂに示す方法まで続く。ステップ３３５の判断において、全てのデータが不明瞭でなければ、基地局はステップ３３９において、時間の重みづけされた平均化を行い、モバイルＧＰＳ受信器の位置を決定するために、少なくともいくつかの実施形態において、モバイルＧＰＳ受信器から送信された擬似距離とともにこの重み付けされた平均値を使用する。
【００３８】
上述した処理ステップを図示するために、生のＧＰＳ信号がサンプリングされ、レコードに集められ１シンボル期間あたり４サンプルのレートでデスプレッド (despread)されサンプリングされる。図１０Ａは、キャリアが部分的に除去されたデスプレッド波形の実部分の１秒レコードを示す。シンボルパターンは明白であるが、約１Ｈｚの小さな残留キャリアオフセットが明らかに依然として存在する。図１０Ｂは、信号を共役化された２０ミリ秒に等しい遅延量を有した遅延されたバージョンの信号と乗算することにより差分検出した信号を示す。このシンボルパターンは明らかに明白である。図１０Ｃは、理想的なデータ信号を示し、図１０Ｄは（例えば基地局で生成された）理想信号と図１０Ｂの信号の相互相関を示す。サンプリング効果およびノイズ等による信号の非理想的性質から生じた図１０Ｂのグリッチに留意されたい。
【００３９】
図１１Ａは、ノイズが信号に付加され、復調された信号のＳ／Ｎ比は約０ｄＢである復調されたデータを示す。これは、受信したＧＰＳ信号の電力が例えば、遮断条件によりその公称レベルに関連して１５ｄＢ以上低減された時の状況をモデル化する。図１１Ｂは差分復調されたデータを示す。ビットパターンは検出不可能である。最後に、図１１Ｃは、明瞭な基準値とこのノイズ信号の相互相関を示す。明らかにこのピークは、5.33(14.5dB)を越えて平方自乗平均レベルまでのピークを有し依然として強く正確な到着時間の推定を可能にする。事実、この信号のピークについて適用された補間ルーチンは1/16サンプルスペース、すなわち0.3秒未満の精度を示した。
【００４０】
上述したように、基地局は遠隔装置に、このメッセージの始めに相関する時間と一緒にデータシーケンスを送信することができる。従って遠隔装置は、これらの相関方法が遠隔装置において行われることを除いて上述したと同じ相互相関方法を介してデータメッセージの到着時間を推定することができる。これは、遠隔装置が自分自身の位置ロケーションを計算する場合には有効である。この状況において、遠隔装置はまた基地局からのそのようなデータの送信によって衛星天体暦（satellite ephemeris）データを取得することができる。
【００４１】
図１Ａは本発明により使用可能な結合されたモバイルＧＰＳ受信器と通信システムの例を示す。この結合されたモバイルＧＰＳ受信器と通信システム１００は、１９９６年５月２３日に出願した同時係属出願番号第08/652,833号（発明の名称：「共有回路を利用した結合されたＧＰＳ位置決めシステムおよび通信システム」）に詳細に記載されている。この出願（現在米国特許第6,002,363号）を参照することにより本明細書に組み込まれる。図１Ｂは図１ＡのＲＦ／ＩＦコンバータ７および周波数シンセサイザ１６を詳細に示す。図１Ｂに示すこれらのコンポーネントはまた、同時係属出願第08/652,833号に記載されている。図１Ａに示すモバイルＧＰＳ受信器と通信システム１００は、受信器が非常に高い感度を持つように、記憶されたＧＰＳ信号に特別の形態のデジタル信号処理を行うように構成可能である。これについては、１９９６年３月８日に出願された同時係属米国特許出願第08/612,669号（発明の名称：「ＧＰＳ信号を処理するための改良されたＧＰＳ受信器および方法」）に記載されており、この出願を参照することにより本明細書に組み込まれる。出願番号第08/612,669号に記載されたこの処理動作は、一般には高速フーリエ変換を使用した複数の中間のたたみこみを計算し、これらの中間のたたみこみをデジタルメモリに記憶し、これらの中間のたたみこみを用いて少なくとも１つの擬似距離を供給する。図１Ａに示す結合されたＧＰＳおよび通信システム１００はまたＧＰＳ受信器の感度と精度をさらに改良するために、ある周波数安定化または校正技術を組み込むことができる。これらの技術は、１９９６年１２月４日に出願された同時係属出願番号第Ｐ００３Ｘ（発明の名称：「通信リンクを利用した改良されたＧＰＳ受信器」）に記載されており、この出願（現在米国特許第5,841,396）を参照することにより本明細書に組み込まれる。
【００４２】
図１Ａに示す結合されたモバイルＧＰＳ受信器および通信システム１００の動作を詳細に説明するよりもむしろ簡単な概略をここに提供する。一般的な実施形態において、モバイルＧＰＳ受信器および通信システム１００は、図５Ａまたは図５Ｂのいずれかに示す基地局群のいずれかの１つであり得る基地局１７のような基地局からコマンドを受信する。このコマンドは、通信アンテナ２により受信されプロセッサ１０によりメモリ９に記憶された後デジタルメッセージとして処理される。プロセッサ１０は、このメッセージが基地局に位置情報を供給するためのコマンドであると判断し、これによりプロセッサ１０は、少なくともその一部が通信システムと供給可能なシステムＧＰＳ部をアクティブにする。これは、例えば、通信アンテナ２からの通信信号よりもむしろＧＰＳアンテナ１からのＧＰＳ信号をＲＦ／ＩＦコンバータ７が受信するようにスイッチ６を設定することを含む。次に、ＧＰＳ信号は受信され、２値化され、デジタルメモリ９に記憶され、上述した出願番号第08/612,669号に記載されたデジタル信号処理技術に従って処理される。この処理の結果は一般的に視野に入っている複数の衛星のための複数の擬似距離を含み、次にこれらの擬似距離は、送信部をアクティブにし擬似距離を基地局および通信アンテナ２に返信する処理コンポーネント１０により基地局に返信される。
【００４３】
図１Ａに示す基地局は無線通信リンクを介して直接遠隔装置に接続することができ、あるいは図６に示すように、電話サイトと基地局との間に有線通信リンクを提供するセルラ電話サイトを介して遠隔装置に接続することができる。図５Ａおよび５Ｂはこれら２つの可能な基地局を示す。
【００４４】
図５Ａに示す基地局４０１は本発明に従ってモバイルＧＰＳ受信器との間で無線リンクを提供し、受信した擬似距離および対応する時間レコードを処理することにより、自律装置として機能することができる。この基地局４０１は、基地局が大都市圏に位置し、追跡すべき全てのモバイルＧＰＳ受信器が同様に同じ大都市圏に位置する場合に使い道を見つけることができる。例えば、この基地局４０１は、モバイルＧＰＳ受信器を身につけているあるいは使用している個人を追跡するために警察あるいはレスキューサービスにより使用することができる。一般に、送信エレメント４０９および受信エレメント４１１は、合体されて１つのトランシーバとなり１つのアンテナを有するであろう。しかしながら、これらのコンポーネントは個別に存在することができるので個別に示してある。送信器４０９は、送信器アンテナ４１０を介してモバイルＧＰＳ受信器にコマンドを供給するように機能する。この送信器４０９は、特定のモバイルＧＰＳ受信器の位置を決定するようにプロセッシングユニットのユーザからの要求を受信することができるデータプロセッシングユニット４０５の制御下にある。従って、データプロセッシングユニット４０５はそのコマンドを送信器４０９によりモバイルＧＰＳ受信器に送信させる。これに応答して、モバイルＧＰＳ受信器は本発明の一実施形態において、受信アンテナ４１２により受信される擬似距離および対応するレコードを受信器４１１に返信する。受信器４１１はモバイルＧＰＳ受信器からこれらのメッセージを受信し、それらをデータプロセッシングユニット４０５に供給する。データプロセッシングユニットはモバイルＧＰＳ受信器からの擬似距離およびＧＰＳ受信器４０３から受信した衛星データメッセージあるいは他の基準品質衛星データメッセージから位置情報を引き出す動作を行う。これは、上述した同時係属特許出願にさらに記載されている。ＧＰＳ受信器４０３は、モバイルＧＰＳ受信器のための位置情報を計算するために擬似距離および決定された時間とともに使用される衛星天体暦を供給する。大容量記憶装置４０７はモバイルＧＰＳ受信器から受信したレコードと比較するために使用される衛星データメッセージの基準レコードの記憶されたバージョンを含む。データプロセッシングユニット４０５はオプションディスプレイ４１５に接続可能でありさらにオプションであるＧＩＳソフトウエアを有した大容量記憶装置４１３にも接続可能である。大容量記憶装置４１３と大容量記憶装置４０７とはそれらが同じハードディスクまたは他の大容量記憶装置に含まれることができるという点において、同じであることが理解されるであろう。
【００４５】
図５Ｂは本発明の代替基地局を示す。この基地局４２５は、図６に示すセルラ電話サイト４５５のような遠隔送受信サイトに接続するように意図されている。この基地局４２５は、さらに、インターネット、イントラネットあるいは他の種類のコンピュータネットワークシステムを介してクライアントシステムにも接続可能である。このような基地局の使用は、１９９６年９月６日に出願された同時係属出願番号第08/708,176号（発明の名称：「クライアント−サーバーベース遠隔ロケータ装置」）に記載されている。この出願を参照することにより本明細書に組み込まれる。基地局４２５は、図６に示すセルラ電話サイト４５５およびその対応するアンテナまたはアンテナ群４５７を介して図６に示す結合されたＧＰＳ受信器および通信システム４５３のようなモバイルＧＰＳ装置と通信する。結合されたＧＰＳ受信器と通信システム４５３は、図１Ａに示すシステム１００と同様であり得ることが理解されるであろう。
【００４６】
図５Ｂに示す基地局４２５は、バス４３０によって、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）であり得るメインメモリ４２９に接続された一般的なマイクロプロセッサであり得るプロセッサ４２７を含む。基地局４２５はさらに、キーボード、マウス、およびディスプレイのような入出力装置４３５、およびバス４３０を介してプロセッサ４２７およびメモリ４２９に接続された相関するＩ／Ｏコントローラを含む。ハードディスク、ＣＤ ＲＯＭあるいは他の大容量記憶装置のような大容量記憶装置４３３は、バス４３０を介したプロセッサ４２７のようにシステムの種々のコンポーネントと接続される。ＧＰＳ受信器あるいは他の衛星データメッセージ群との間のＩ／Ｏ制御を司るＩ／Ｏコントローラ４３１もバス４３０に接続されている。このＩ／Ｏコントローラ４３１はＧＰＳ受信器４３１から衛星データメッセージを受信し、それらをバス４３０を介してプロセッサに供給する。プロセッサはこれらのデータメッセージにタイムスタンプを印加し、モバイルＧＰＳ受信器から受信したレコードと比較のため後で使用するように大容量記憶装置４３３に記憶させる。基地局４２５から遠隔に位置する他のシステムのインタフェースとして２つのモデム４３９および４３７が図５Ｂに示される。モデムあるいはネットワークインタフェース４３９の場合には、この装置は、例えばインターネットあるいはその他のコンピュータネットワークを介して、クライアントコンピュータに接続される。モデムあるいは他のインタフェース４３７は、システム４５１を示す図６に示されるサイト４５５のようなセルラ電話サイトへのインタフェースを提供する。
【００４７】
基地局４２５は、当業者により理解されるように他のコンピュータアーキテクチャにより実現可能である。例えば複数のバスあるいはメインバスと周辺バスを設けても良いしあるいは複数のコンピュータシステムおよび／または複数のプロセッサを設けても良い。例えば、専用のプロセッサを持ち、ＧＰＳ受信器４０３からの衛星データメッセージを受信し、本発明に従って、基準レコードを作成する処理に中断が無く、それを記憶してその記憶した量を管理するような専用の態様でそのメッセージを処理し、基準レコードを提供することは都合がよい。
【００４８】
一実施形態において、図６に示すシステム４５１は一般的に以下のように動作する。クライアントコンピュータシステム４６３は、インターネット４６１のようなネットワークを介して基地局４２５にメッセージを送信する。ネットワークまたはインターネット４６１内には、特定のモバイルＧＰＳ受信器の位置のための要求を通過させる仲立ちするルータまたはコンピュータシステムがあり得ることが理解される。基地局４２５は、一般には有線電話リンク４５９であるリンクを介してメッセージをセルラ電話サイト４５５に送信する。このセルラ電話サイト４５５は次に、アンテナまたはアンテナ群４５７を用いてコマンドを結合されたモバイルＧＰＳ受信器および通信システム４５３に送信する。これに応答して、システム４５３は本発明に従って擬似距離および衛星データメッセージのレコードを返信する。これらのレコードと擬似距離は次にセルラ電話サイト４５５により受信されリンク４５９を介して基地局に返信される。次に基地局は、衛星データメッセージの受信時間を決定するためのレコードを使用して、および遠隔ＧＰＳシステム４５３からの擬似距離を使用して、および基地局におけるＧＰＳ受信器からあるいは他のＧＰＳデータ源からの衛星天体暦を利用して、本発明に従って記載された動作を実行する。次に基地局は位置情報を決定し、この位置情報をインターネット４６１のようなネットワークを介してクライアントコンピュータシステム４５３に通信する。クライアントコンピュータシステム４５３自体は、クライアントコンピュータシステムに、マッピングソフトウエアを持たせることができ、このシステムのユーザが地図上でモバイルＧＰＳシステム４５３の正確な位置を見ることを可能にする。
【００４９】
ＧＰＳ信号がモバイルＧＰＳシステムに受信されたときに推定時間を決定するためのいくつかの方法がある。モバイルは、パターンをサーバに送る時にタイマを開始することができサーバからのアクノレッジを待つ。受信のアクノレッジメントが非常に長い場合、連続する送信間のタイムオフセットとともにパターンを再送することができる。これは、アクノレッジメントが受付け可能な時間期間（例えば１秒以内）内に受信されるまで続けることができる。事実上、この方法は、送信遅延量を決定していてこの送信遅延量が所定量以上（例えば遅延量が受付け可能な時間期間以上）の場合にはマッチングのためにパターンを再送信している。この送信遅延量は、２つのパターンの比較のための比較範囲を確立する。
【００５０】
あるいは、モバイルおよびサーバは、往復(round trip)信号により、例えば１秒あるいはそれより良い精度で粗い時間調整を最初に確立することができる。サーバは日時をモバイルに送ることができ、モバイルはこの時間を記録しアクノレッジメントをサーバに送信する。アクノレッジメントが所定の時間期間Ｔ内に受信されるならば、モバイルにおいて記録された時間はサーバの時間のＴ秒以内であることは明らかである。従ってモバイルがＧＰＳ情報を処理してサーバに送信されるべきデータパターンを作成すると、そのような処理の時間は、Ｔ秒の精度にタグをつけることができる。それゆえ、推定されたＧＰＳ情報がサーバに送られると、サーバはＴより大きくない範囲内で、モバイルから受信したパターンと基準パターン（例えばローカルＧＰＳ受信器あるいは他のデータ供給）との間の時間のオフセットを調べればよい。粗い時間調整もまた、モバイルがそのローカルバージョンの処理時間をサーバに送信し、サーバがアクノレッジメント応答を送信することにより行うことができる。サーバは受信したモバイルの時間を独自の時間と相関させてオフセット（ときどきバイアスと呼ばれる）を決定することができる。この往復時間がＴ秒以内であれば、モバイルのローカルタイムによりタイムタグされたモバイルからサーバへのその後の送信は再びサーバがＴ秒未満にそのサーチ範囲を制限することを可能にする。このようにしてサーバは、比較範囲を制限することができる。
【００５１】
パターンマッチング動作がサーバよりもむしろモバイルで行われるならば、モバイルとサーバとの間の粗い時間調整のための同じ手法を行うことができることが理解されなければならない。一度サーバとモバイルがＴ秒より大きくない時間量に互いに粗時間を確立すると、モバイルにおいて行われるその後のパターンマッチ動作は、Ｔ秒より大きい範囲において行う必要はない。
【００５２】
上述した手続きの他の変形例も可能である。データをやりとりしてデータの受信時間を測定する代わりに、ある環境下において、モバイルとサーバあるいはサーバが通信することのできるその他のエンティティとの間で電気パルスあるいは他のタイミング信号を送信することが可能である。従って、このパルスまたは信号は、モバイルとサーバとの間の時間をおおよそ調整するための手段を提供することができる。モバイルおよびサーバは、サーバとの通信とは別個に信号または信号群の受信により時間のおおよその知識を得ることができる。例えば、各々は、ＷＷＶのような別の通信信号から日時の放送信号を受信することができる。モバイルとサーバは粗い共通の時間を確立するために、双方が共通の無線信号を見ることができその信号に相関する特定のエポック(epoch)に一致することができる。
【００５３】
図１２Ａは、パターンマッチングの後の粗い時間調整方法の全体のブロック図を示し、この場合最終パターンマッチング動作はサーバにおいて行われる。同様のブロック図は、モバイルで行われるパターンマッチングに相当し、図１２Ｂに示す。
【００５４】
図１２Ａにおいて、サーバとモバイルは、オペレーション７００において、往復メッセージまたは信号を送信し、（Ｔ秒と呼ばれる）往復遅延量を測定することにより時間調整を行う。この測定値はオペレーション７０１において、Ｔが長すぎる（例えば３０秒以上）か否かを判断するのに使用される。遅延が長すぎる場合には、オペレーション７００が繰返される（あるいはモバイルとサーバの間の時間調整のための上述した他の方法を使用することができる）。遅延が長すぎなければ、オペレーション７０２が実行される。このオペレーションは親特許の図２のオペレーション２０３と同様である。オペレーション７０３において、サーバ（例えば親特許の図６の基地局４２５）は相関動作を実行し、モバイルにより送信されたパターン／レコードをマッチングすることにより正確な時間を決定する。この粗い時間を用いてサーチ窓を作り（窓＝ＣＴ−デルタ乃至ＣＴ＋デルタ）、その窓内のサーバのレコードを選択し、それとモバイル装置から受信したパターンが比較される。
【００５５】
図１２Ｂにおいて、（サーバがこの動作を行うよりもむしろ）モバイルがパターンマッチング動作を行うことを除いて、オペレーション７００−７０３に類似した一連のオペレーション（８００−８０３）が行われる。
【００５６】
図示目的のためでありいかようにも本発明を限定するように意図されない種々の図面を参照して本発明について述べた。さらに、本発明の方法と装置の種々の例について述べた。これらの例は、本発明に従って変形可能であり、以下の特許請求の範囲の範囲内に入ることが理解される。
【符号の説明】
【００５７】
１・・・ＧＰＳアンテナ
２・・・通信アンテナ
６・・・スイッチ
７・・・ＲＦ／ＩＦコンバータ
９・・・メモリ
１０・・・プロセッサ
１６・・・周波数シンセサイザ
１７・・・基地局
１００・・・通信システム
４０１・・・基地局
４０３・・・ＧＰＳ受信器
４０５・・・データプロセッシングユニット
４０７・・・大容量記憶装置
４０９・・・送信エレメント
４１０・・・送信器アンテナ
４１１・・・受信エレメント
４１２・・・受信アンテナ
４１３・・・大容量記憶装置
４１５・・・オプションディスプレイ
４２５・・・基地局
４２７・・・プロセッサ
４２９・・・メインメモリ
４３０・・・バス
４３１・・・Ｉ／Ｏコントローラ
４３３・・・大容量記憶装置
４３５・・・入出力装置
４３７・・・モデム
４３９・・・モデム
４５１・・・システム
４５３・・・通信システム
４５５・・・セルラ電話サイト
４５７・・・アンテナ
４５９・・・有線電話リンク
４６１・・・インターネット
４６３・・・クライアントコンピュータシステム
【技術分野】
【０００１】
この出願は、１９９９年３月２２日に出願された仮特許出願第60/125,673号（発明の名称「衛星位置決めシステム（ＳＰＳ）時間測定のための方法および装置」）の一部継続出願である。この結果、この出願は、この仮特許出願の出願日の利益を請求する。
【背景技術】
【０００２】
本発明は、衛星位置システム（ＳＰＳ：Satellite Position Systems）からの受信した信号を用いて衛星位置システム自体の位置を決めたりあるいは日時を決定する方法およびシステムに関する。本発明は、１９９７年２月３日に出願した米国特許出願番号第08/794,649号であり現在米国特許第5,812,087号（「親特許」と呼ばれる）の継続出願である１９９８年５月７日に出願された同時係属特許出願番号第09/074,521号（発明者：ノーマン・クラスナNorman Krasner）の一部継続出願である。この結果、親特許は、参照することにより本出願に組み込まれる。１９９７年４月１５日に出願された特許出願番号第08/842,559号の開示もまた参照することにより本出願に組み込まれる。
【０００３】
ほとんどの状況において、親特許の方法は、確実に作動しあるシステム（例えばサーバシステム）が（例えば衛星航法システム（ＧＰＳ）信号のような）ＳＰＳ信号を別のシステム（例えばモバイルＳＰＳ受信器／クライアントシステム）において捕捉する時間を決定することができる。
【０００４】
関心のあるほとんどの状況において、本発明の時間調整方法（パターンマッチングと呼ばれる）は確実に作動する。いくつかの異常な状況においては、モバイル（例えば親特許の図６のモバイル装置４５３）とサーバ（例えば親特許の図６の基地局）との間で信号を送信するのに極めて長い待ち時間がある。これは、リンクが任意に長い経路選択遅延を可能にするパケット通信を使用した場合起こり得る。まれにそのようなパケットが非常に長い時間期間の後に到達する場合がある。そのような長い待ち時間によって、サーバがモバイルから受信したパターンとサーバに記憶した非常に長いレコードとを比較する必要があるであろう。これは、計算的に複雑であるかも知れず、また必要な計算を行うのにかなりの時間を必要とするかも知れない。さらに、長い待ち時間は、データパターンの繰り返しに関連したあいまいさを生じるかも知れない。例えば、米国ＧＰＳデータ信号の実質的な部分は３０秒の間隔で反復し、ほんの一部は６秒間隔で反復する。そのような環境下においては、パターンマッチ手続きはあいまいな結果を生じる場合がある。
【発明の概要】
【０００５】
本発明はＧＰＳまたはGlonassのような衛星位置システムに使用される衛星データメッセージに関連する時間を測定するための方法および装置を提供する。一実施形態における方法は、（１）衛星データメッセージの少なくとも一部の第一のレコードをエンティティにおいて受信するステップと、（２）前記第１のレコードを衛星データメッセージの第２レコードと比較するステップであり、前記第１のレコードと第２のレコードは、時間的に部分的に重畳し、前記比較は、前記第１のレコードが受信されたとき見積もり時間を決定した後に実行されるステップと、および（３）前記比較から時間を決定するステップであって、前記時間は前記第１のレコード（例えば第１のレコードのソース）が遠隔地のエンティティにおいて受信されたときを示すステップとからなる。この実施形態の第１の例において、遠隔地にあるエンティティはモバイルＳＰＳ受信器であり、エンティティは無線（そして恐らく有線も）リンクを介してモバイルＳＰＳ受信器と通信する基地局である。本発明の方法は基地局において、独占的に実行可能である。他の実施形態において、前記比較が実行可能であり、前記第１のレコードが受信された予測時刻を用いて前記比較により決定された時間が正しいことを検証する。
【０００６】
受信器タイミングを確立するための本発明の実施形態は、受信器が衛星データメッセージの一部の推定値を形成し、この推定値を基地局に送信するためのものである。基地局において、この推定値は、別のＧＰＳ受信器あるいはＧＰＳ情報源から受信した衛星データメッセージのレコードと比較される。このレコードはエラーが無いものと仮定する。次にこの比較により、基地局のメッセージのどの部分が遠隔装置により送信されたデータに最も近い値に一致するかを決定する。基地局は衛星データメッセージをエラー無く読んだので、送信衛星により見られるようにそのメッセージの各データビットを絶対タイムスタンプに相関づけることができる。それゆえ、この比較により、基地局は、適切な時間を遠隔装置により送信された推定データに割当てる。この時間情報は必要に応じて遠隔装置に返信される。
【０００７】
上述した手法の変形例は基地局に、遠隔装置への衛星データメッセージとこのメッセージの始まりに相関する絶対時間からなる、不要なものが取り除かれているレコードを送信させることである。この場合、遠隔地のエンティティは、このレコードを、この遠隔地のエンティティが受信するＧＰＳ信号を処理することにより形成するこのデータの推定値と比較する。この比較は、２つのレコード間の時間的オフセットを提供し、それにより局所的に集めたデータの絶対時間を確立する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１Ａ】図１ＡはＳＰＳ信号を受信することができ基地局との通信を確立することができる結合されたモバイルＳＰＳおよび通信システムの主要部のブロック図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは図１ＡのＲＦ／ＩＦコンバータおよび周波数シンセサイザの代表的な実装を示すブロック図である。
【図２】図２は本発明の一方法を示すフローチャートである。
【図３】図３は本発明の他の方法を示すフローチャートである。
【図４Ａ】図４Ａは本発明の一特定方法におけるモバイルＳＰＳ受信器により実行される方法を示す。
【図４Ｂ】図４Ｂは基地局により実行される対応する方法を示す図である。
【図５Ａ】図５Ａは本発明の基地局の一実施形態を示す図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは本発明の基地局の他の実施形態を示す図である。
【図６】図６はＳＰＳ受信器、セルラ電話サイト、基地局、インターネットおよびクライアントコンピュータシステムを含む本発明のシステムを示す図である。
【図７】図７はモバイルＳＰＳ受信器において、衛星データメッセージの受信の時間を決定するために本発明において代表的に実行されるパターンマッチングの簡略化した図である。
【図８Ａ】図８Ａは、本発明の他の特定の実施形態においてＳＰＳ受信器により実行される方法を示す図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、基地局により実行される対応する方法である。
【図９】図９は代表的なＧＰＳ受信器の簡略化した構造を示す図である。
【図１０Ａ】図１０Ａは本発明による種々の段階の信号処理の後のサンプリングされたＳＰＳ信号の例を示す図である。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは本発明による種々の段階の信号処理の後のサンプリングされたＳＰＳ信号の例を示す図である。
【図１０Ｃ】図１０Ｃは本発明による種々の段階の信号処理の後のサンプリングされたＳＰＳ信号の例を示す図である。
【図１０Ｄ】図１０Ｄは本発明による種々の段階の信号処理の後のサンプリングされたＳＰＳ信号の例を示す図である。
【図１１Ａ】図１１Ａは本発明による種々の段階の信号処理の後のサンプリングされたＳＰＳ信号のさらなる例を示す図である。
【図１１Ｂ】図１１Ｂは本発明による種々の段階の信号処理の後のサンプリングされたＳＰＳ信号のさらなる例を示す図である。
【図１１Ｃ】図１１Ｃは本発明による種々の段階の信号処理の後のサンプリングされたＳＰＳ信号のさらなる例を示す図である。
【図１２Ａ】図１２Ａは、本発明の一実施形態による、粗い時間調整方法の例を示す図である。
【図１２Ｂ】図１２Ｂは、本発明の他の実施形態による、粗い時間調整方法の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
衛星位置決めシステムに使用する衛星データメッセージに関連した時間を測定するための種々の方法と装置を以下に述べる。本発明の説明は、米国の衛星航法（ＧＰＳ）システムに合わせる。しかしながら、これらの方法は、ロシアのGlonassシステムのような類似の衛星位置決めシステムにも等価に適用可能であることは明白でなければならない。さらに、シュードライト（pseudolites）または衛星とシュードライトの組合せを利用する位置決めシステムにも等価に適用可能であることが理解されなければならない。さらに、基地局とモバイルＳＰＳの種々のアーキテクチャが、本発明の限定として理解されるよりもむしろ例示目的のために提供される。
【００１０】
図２は、図１Ａに示すようなモバイル通信送受信器と結合されるモバイルＳＰＳ受信器に使用される本発明の代表的な方法を示す。図１Ａに示すモバイルＧＰＳ受信器は、ステップ２０１において、天体暦（ephemeris）のような衛星データメッセージをサンプリングし、メッセージのレコードを作る。次にこの方法２００において、遠隔またはモバイルＧＰＳ受信器は、ステップ２０３において、図５Ａまたは５Ｂに示す基地局のような基地局にこのメッセージのレコードを送信する。このレコードは、典型的にはモバイルＳＰＳ受信器により受信されたメッセージのある表現である。ステップ２０５において、基地局は、モバイルＳＰＳ受信器から送信されたレコードを衛星データメッセージの基準レコードと考えることができる別のレコードと比較する。この基準レコードは相関した時間値を有し、衛星データメッセージの種々のセグメントは、そのセグメントに相関する指定された「基準」時間を有する。ステップ２０７において、基地局は衛星データメッセージのＧＰＳ受信器によるサンプリングタイムを決定する。この決定は、基準レコードに相関する時間値に基づき、そしてこの決定は、いつレコードまたはレコードのソースがモバイルＧＰＳ受信器により受信されたかを示す。図１２Ａおよび１２Ｂに示すようにステップ２０５の比較動作は、モバイルＳＰＳ受信器においてＳＰＳ信号のレコードを受信する時間の見積もり値、即ち推測値を決定することに基づいて行われる。この推定値は、レコードと基準値の比較の範囲を制限するかまたは比較結果を検証するのに用いることができる。これは、（モバイルにおいてレコードを記録することと比較動作を行うこととの間に異常に長い送信待ち時間があり得る場合）通常の比較動作のスピードを向上させ、また結果の精度を向上させる。
【００１１】
図７は図２のステップ２０５の比較動作の簡略化された方法を示す。特に、図７は、それぞれレコード４９１および４９５として示されるモバイル受信器のレコードと基地局の基準レコードとの間の計画された比較を示す。両レコードの水平軸は時間を示す。比較のために基地局に送信された部分を表すモバイルのレコードの一部４９３がある。一般的に、基地局は、モバイル受信器から受信されたレコードと時間的に少なくとも一部が重畳する対応する部分４９７を有する。図７において、この重畳は、基準レコードがモバイル受信器のレコードの全間隔にわたって衛星データメッセージを供給するという点で完了する。しかしながら、これは１つの例に過ぎず、重畳は、モバイル受信器のレコードの一部が基地局からの基準レコードと重畳するようにしてもよい。
【００１２】
図３は、衛星位置決めシステムに使用される衛星データメッセージに関連した時間を測定するための本発明の方法２２０をさらに詳細に示す。モバイルあるいは遠隔ＧＰＳ受信器は、ステップ２２１において、ＧＰＳ信号を取得し、これらの取得したＧＰＳ信号からの擬似距離(pseudoranges)を決定する。ステップ２２３において、モバイルＧＰＳ受信器はＰＮデータを除去し、擬似距離を作成または決定するために使用される取得したＧＰＳ信号から衛星データメッセージのレコードを作る。このレコードは一般的には、取得したＧＰＳ信号における天体暦のある表現であり、一般的には、データの推定値を表す。ステップ２２５において、モバイルＧＰＳ受信器はレコードおよび決定された擬似距離を基地局、例えば図５Ａまたは５Ｂに示すような基地局に送信する。
【００１３】
ステップ２２７において、衛星の天体暦の基準レコードに対するモバイルＧＰＳ受信器から送信されたレコードの相互関係を実行する。この基準レコードは一般的に基準レコード内のデータに相関する正確なタイムスタンプを含む(例えば、基準レコード内のデータの各ビットは相関する時間値すなわち「スタンプ」を有する)。そして、当初取得したＧＰＳ信号のモバイルＧＰＳ受信器による受信の時間を決定するために使用されるのはこのタイムスタンプである。ステップ２２９において、基地局は、相関関係の演算から、取得したＧＰＳ信号の遠隔ＧＰＳ受信器による取得の時間を決定する。次に、基地局は、ステップ２３１において、ＧＰＳ信号の遠隔ＧＰＳ受信器による取得の時間を使用し、さらに決定された擬似距離を使用して、遠隔／モバイルＧＰＳ受信器の緯度および経度であり得る、位置情報を決定する。ステップ２３３において、基地局は、遠隔ＧＰＳ受信器のこの位置情報を別のエンティティ、例えば、インターネットまたはイントラネットのようなネットワークを介して基地局に接続されたコンピュータシステムに通信する。これについて、図５Ｂおよび図６に関連して以下に詳細に述べる。
【００１４】
以下に、遠隔ＳＰＳ受信器における衛星データを推定するためのいくつかの方法についてさらに詳細に述べる。この方法は２つに分類される。一方は、（ＰＮが除去された後）データの差動復調とソフト判定を実行し、他方はＰＮが除去された後、生のＩ／Ｑデータをサンプリングする。第１の方法は、図４Ａおよび図４Ｂに線図的に示され、第２の方法は、図８Ａおよび８Ｂに示される。ここでの目的は、遠隔装置における信号の受信と基地局における信号の受信との間の到着時間差を決定することである。基地局は正確な時間を持つと仮定されるので、この時間差は、遠隔装置におけるデータの受信の正確な時間を決定する。以下に説明するように、２つの手法は、遠隔装置(モバイルＳＰＳ受信器)により実行されなければならない処理量と、通信リンクを介して遠隔装置から基地局に送信されなければならない情報量により異なる。本質的に、リンクを介して通過しなければならないデータの質に対して遠隔装置における処理負荷におけるトレードオフがある。
【００１５】
図４Ａおよび４Ｂおよび図８Ａおよび８Ｂにおける手続きの詳細を説明する前に本発明の方法との対比を提供するために一般的なＧＰＳ動作を再考する。一般的なＧＰＳ受信器６０１の簡略化したバージョンを図９に示す。
【００１６】
この一般的な受信器６０１は、ＧＰＳＲＦフロントエンド(例えば、ダウンコンバータおよびデジタイザ)からの２値化Ｉ／Ｑ入力信号６０３を受信し、ミクサ６０５において、これらの入力信号６０３と、デジタル発振器６０７からの発振器信号を混合する。ミクサ６０５からの出力は次にミクサ６０９において、マイクロコントローラ６１７からの信号６１９によるチップアドバンス(chip advance)により制御されるＰＮジェネレータ６０１の出力と混合される。マイクロコントローラ６１７はまた、信号を近接したベースバンドに変換するためにデジタル発振器６０７を制御する。
【００１７】
一般的なＧＰＳ受信器の動作において、ノイズが無い場合のＧＰＳ衛星から受信した信号は次式で表される
【数１】
【００１８】
但しP(t)は±１の値を持つ、１０２３の長さの繰り返しバイナリ位相シフトキー擬似ランダムシーケンス（チップレート：1.023 Mchips/sec）であり、D(t)は再度±１の値を持つＰＮフレーミングの開始と合わされた５０ボーのデータ信号である。（例えばミクサ６０５により）信号を近接したベースバンドに変換した後、ＰＮコードは通常相関器（これは、図９の素子６０９、６１１、６１３、６１５および６１７を含むと考えることが出来る）を用いて除去される。この装置は、（所定の衛星に対して）コードP(t)を局所的に再生し、局所的に発生されたＰＮと受信したＰＮの相対的整相を決定する。位相が整合されると、相関器は、この信号と局所的に発生された基準値とを乗算し、その結果次の信号形態を生じる。
【数２】
【００１９】
この時点において、信号は、（例えばフィルタ６１３において）狭帯域フィルタリングされ、データ信号D(t)の帯域の外側のノイズを除去する。従って、サンプリングレートは、サンプラ６１５により、小さな倍数のデータレートに低減可能である。従って、数式（２）の右辺の変数ｔは形式mT/Kの値を取る（m=0, 1, 2,…但し、Kは小さな整数（例えば２）であり、Tはビット期間である。
【００２０】
次に、この時点のデータのサンプルがＰＮトラッキングオペレーション、キャリアトラッキング、およびデータ復調を実行するのに使用される。これは通常、マイクロコントローラのソフトウエアアルゴリズムにより実行されるが、代替的にハードウエアで実行するようにしてもよい。図９において、マイクロコントローラ６１７は、局所的に発生したキャリア信号とＰＮ信号を受信した信号と位相同期させて維持するために、訂正信号６２１と６１９をデジタル発振器とＰＮ発生器にそれぞれフィードバックする。この動作は、通常非常に多数の同時に受信したＧＰＳ信号（一般的には、４以上のＧＰＳ衛星からの４以上のＧＰＳ信号）のために並列で実行される。
【００２１】
今、ある環境下（例えばＳ／Ｎ比（ＳＮＲ））において、ＧＰＳ信号が非常に弱いので、データD(t)を高い信頼性で抽出することができない。上述したように、一般的なＧＰＳは、世界時を決定しならびに地点標定を提供するためにこのデータを読む必要がある。この低いＳ／Ｎ比において、本発明により提供される代替手法は、遠隔装置が基地局と一緒に作動するためのものである。基地局はこの衛星データ情報にアクセスする。遠隔装置は、遠隔装置によるそのようなデータの元の受信に相関する時間を計算可能にする基地局に送る。この受信の時間を計算するために基地局が遠隔装置に情報を送る他の代替構成が存在する。ここでは、主として最初のケースについて考察する。
【００２２】
基地局と遠隔装置との間の時間調整は、ある場合には、正確なタイミング信号（例えばパルスあるいは専用の波形）を通信リンクを介して送信し、リンク待ち時間の先天的知識あるいは（双方向対称リンクと仮定して）往復遅延量を測定することにより何らかの経過時間を明らかにすることにより得ることができることに注意しなければならない。しかしながら、この手法が実用的でないあるいは実施不能な多くの環境がある。例えば多くのリンクは、待ち時間が送信ごとに可変であり、多くの秒数かかるパケット化されたプロトコルを含む。
【００２３】
本発明の手法は、遠隔装置がデータシーケンスD(t)の一部の推定値または其れを処理したものの推定値を作成し、このデータを基地局に送信する。このデータシーケンスは、基地局により発生された同様だがより高い忠実度の信号と比較可能である。この２つのシーケンスは、最小平均２乗誤差のような所定の測定基準にしたがって、最良のマッチングが生じるまで、互いに時間的にスライドする。この「相関」手続きは、ＰＮ拡散シーケンスに同期するためにＧＰＳ受信器により使用されるそれと非常に類似している。しかしながら、ここでは、動作は、非常に低いレートのデータ信号に対して成され、さらにそのような信号のパターンは、前もって未知であってもよい。
【００２４】
基地局は、メッセージの各要素に相関する正確な時間をおそらく知っているので、基地局は、この知識プラス上述した比較を利用して、遠隔装置において、受信された信号に相関する元の時間を確かめることができるかも知れない。
【００２５】
従って、主たる問題は、データシーケンスD(t)またはその派生物の遠隔装置における推定値にある。
【００２６】
図８Ａおよび８Ｂに示され、データシーケンスを推定するための本発明の１つの特定の実施形態は、例えば式（２）に示すようにＰＮが除去された後の信号のレコードを単にサンプリングして記憶することである。ここでは、信号は、小さな倍数のデータレートでサンプリングされると仮定する。この目的のために、１００サンプル／秒が適切かも知れない。ＩおよびＱの両方の支流をサンプリングする必要があることに留意しなければならない。また、基地局における識別のためにデータパターンが独特のものでありそうにするためにおよそ２５以上のデータシンボル（0.5秒）の長さのレコードにしなければならない。式（２）から小さな残存キャリアf0および未知のキャリア位相φが依然として存在することに留意しなければならない。キャリア周波数は、データ信号の±１／２のサンプリングレートよりも良い精度まで知られていることが有益である。そうでなければ、キャリアはデータ信号の位相反転を有効に導入し、データを改悪する。
【００２７】
図８Ａは、この特定の実施形態によるモバイルＧＰＳ受信器において実行される方法を示す。受信器は、特定のＧＰＳ信号のための第１（第１でなければ次の）ＰＮコードを取得し、ステップ５０３において信号からＰＮコードを除去する。次に、ステップ５０５において、受信器はキャリア周波数の正確な推定を実行し、ステップ５０７において、入力された信号からキャリアを除去する。次に、ステップ５０９および５１１において、ＩおよびＱデータがサンプリングされ量子化され、量子化された結果は、対応する衛星データメッセージのレコードとして保存され、（恐らく、特定のＧＰＳ信号を送信するＧＰＳ衛星からの対応する擬似距離と共に）基地局に送信される。ステップ５１３において、受信器が関心のあるすべての衛星（例えばモバイルＧＰＳ受信器に鑑みて全ての衛星あるいは少なくとも見えている４つの衛星）に対してステップ５０３、５０５、５０７、５０９および５１１を実行したか（それゆえレコードを決定したか）否かを決定する。衛星データメッセージのレコードが関心のある各衛星から決定されたなら、ＧＰＳ受信器はそのレコードを経過時間タグと共に基地局に送信する（ステップ５１５）。経過時間タグは、基地局により使用され、そのレコードと（相関により）比較されるであろう基地局において「基準」レコードを推定および／または選択することができる。受信器が関心のある各衛星からレコードを決定しなかった場合には、モバイルＧＰＳ受信器は、ステップ５１３からステップ５０３に戻り、関心のある次の衛星から受信した衛星データメッセージのレコードを決定するためにステップ５０３、５０５、５０７、５０９および５１１を繰返す。図８Ａの方法を実行可能なＧＰＳ受信器（および通信送／受信器）の例は図１Ａに示され、このＧＰＳ受信器について以下にさらに詳細に説明する。
【００２８】
この情報を受信しているとき、基地局は、周波数推定値を純化し、キャリアを除去し、晴天のときにＧＰＳ受信器から受信した（あるいはインターネットあるいはＧＰＳ地上制御局からのような高忠実度のＧＰＳ信号源から受信した）高忠実度信号から抽出した同様のデータに対してこのデータを相互相関することにより相対タイミングを決定することができる。
【００２９】
図８Ｂは遠隔装置から送信された衛星データメッセージのレコードを受信したとき基地局により実行される方法５２１を示す。ステップ５２３において、基地局は、衛星データメッセージに対応するレコードを受信し、ステップ５２５において、そのレコードにフェーズロックし、ステップ５２５において、残存する位相誤差／ロール(roll)を除去する。ステップ５２３および５２５と同時に、基地局は、一般にＧＰＳデータメッセージを追跡し復調し、復調された衛星データメッセージの種々の間隔に相関して正確な時間を提供するために、これらのデータメッセージに時間タグを印加しているであろう。これはステップ５２７に示される。一般に、基地局は、連続した基準レコードが発生されこの「基準」レコードのランニングサンプル(running sample)が基地局に記憶されるように進行中ベースで衛星データメッセージの追跡と復調を行っているであろう。基準のランニングレコードは、現在時刻の１０乃至３０分前までの時間期間維持することができることが理解されるであろう。すなわち、基地局は、基準レコードの最も古い部分を破棄し、時を違えず実際に最新の部分と交換する前に３０分間基準レコードのコピーを保持することができる。
【００３０】
ステップ５２９において、第１の（または次の）衛星からの第１の（第１でなければ次の）衛星データメッセージのために遠隔装置からの基準レコードに対して基地局の基準レコードを相関させる。この相関は、事実上遠隔装置がレコードを受信したとき基地局が時間を正確に決定できるようにパターンをマッチングするために２つのレコード間の比較である（このレコードは実際には、レコード自体がレコード源の推定値であるので、そのレコード源が遠隔装置により受信されたときの時間である）。本発明を説明するのに使用される場合、遠隔装置によるレコードの受信の時間は事実上遠隔装置におけるレコード源の受信の時間である。ステップ５３１において、遠隔装置が現在の衛星のレコードおよびその対応する衛星データメッセージを受信した時間を示すピークロケーションを発見し補間する。ステップ５３３において、基地局は、すべての対応するレコードに相関する全ての時間が関心のある全ての衛星に対して決定されたか否かを決定する。そうでなければ、処理は、ステップ５２９に戻り、遠隔装置から受信した各レコード毎に処理が繰返される。関心のあるすべての衛星およびその対応する衛星データメッセージのための対応する時間を決定するためにすべてのレコードが処理されたなら、処理はステップ５３３から５３５に進み、関心のある異なる衛星のために時間が比較される。ステップ５３７において、多数決論理を用いて誤差のあるあるいは不明瞭なデータを破棄し、次に、ステップ５３９において、全てのデータが不明瞭か否かが判断される。全てのデータが不明瞭なら、基地局は、モバイルＧＰＳ装置内の通信受信器にコマンドを送信することによりモバイルＧＰＳ受信器にさらにデータを取得するように指示する。すべてのデータが不明瞭でない場合には、ステップ５４３において、基地局は、モバイルＧＰＳ受信器における衛星データメッセージの受信の平均時間を決定するために時間の重み付けされた平均化を行う。さらなる処理のためにＧＰＳ信号のサンプルが２値化されデジタルメモリに記憶されるようなある環境下においては、そのサンプルが短期間であるかぎり事実上一度の受信があると理解されるであろう。一度に１つの衛星が処理され、その衛星からの信号が取得され、その信号のレコードが作られ、次の時間において、別の衛星信号が取得されるような他の場合において、この場合には、複数回の受信があり、基地局は、これらの時間の各々を決定し、それらを以下に述べるように使用する。
【００３１】
一般にモバイルＧＰＳ受信器から送信された擬似距離(pseudoranges)に関連したレコードの受信の時間は、少なくとも幾つかの実施形態においては、基地局により使用され、モバイルＧＰＳ受信器緯度と経度および／または高度のような位置情報を決定するであろうことが理解される。
【００３２】
ある場合には、（ステップ５２５において）十分な精度まで残留キャリア周波数を決定することが困難であり、遠隔装置からのデータの差動復調および局所的に受信したデータが相互相関の前に来るかも知れない。この差動復調はさらに図４Ａおよび４Ｂに関連してさらに述べる。
【００３３】
（モバイルＧＰＳ受信器と基地局との間の）通信リンク容量が低い場合には、デスプレッド信号(despread signal)（ＰＮを除去した信号）にさらなる付加的処理を行うことが都合がよい。この目的のための良い方法は、図４Ａおよび４Ｂに示すように、遠隔装置がビット期間（２０ミリ秒）あるいはその倍数に設定された遅延を用いて、データ信号に遅延乗算演算を行うことによりこの信号を差分的に検出することである。従って、式（２）のベースバンド信号が次式で表されるなら
【数３】
【００３４】
適切な演算は以下のようになる。
【数４】
【００３５】
但し、アスタリスクは、複素共役を表し、Ｔはビット期間（２０msec）であり、Ｄ１（ｔ）は元のデータシーケンスを差分的にデコードすることにより（例えば遷移を−１、非遷移を＋１にマッピングすることにより）作られる新しい５０ボーシーケンスである。今、シンボル期間の逆数に比べてキャリア周波数エラーが小さい場合には、シンボル期間の逆数の指数項は、虚成分を支配する実成分を有し、実成分のみが維持され、結果A2D1(t)を生じる。従って、数式（４）の演算は、図８Ａに示す方法の複素数の信号ストリームの代わりに実数の信号ストリームを生成する。これは、レコードが通信リンクを介して送信されるとき、それだけで、必要な送信メッセージ長を半分にする。信号A2D1(t)は基地局にあるので、図８Ａに示す方法のレートよりも多少小さいレートでサンプリング可能である。また、このデータの符号のみを維持し、それにより送信すべきデータ量を低減することも可能である。しかしながら、この方法は、基地局が１シンボル期間（２０msec）よりもさらに良く時間を分解する能力を低減するであろう。ここでは、ＰＮコードは１ミリ秒の期間で繰り返し、それゆえこの測定エラーをさらに分解するにはそれだけでは有効でないであろうことに注意しなければならない。
【００３６】
図４Ａは、モバイルＧＰＳ受信器において実行される処理ステップを示し、図４Ｂは本発明の特定の実施形態による、基地局において実行される処理ステップを示す。モバイルＧＰＳ受信器は、ステップ３０１において、基地局からの位置情報のためのリクエストを受信する。一般的な実施形態において、この受信は、図１Ａに示すモバイルＧＰＳ受信器内に示されるような通信受信器により生じることが理解されるであろう。位置情報のリクエストに応答して、ステップ３０３において、モバイルＧＰＳ受信器はＧＰＳ信号から第１の（第１でなければ次の）ＰＮコードを取得し、受信したＧＰＳ信号からそのＰＮコードを取り除く。ステップ３０５において、遠隔装置は、キャリア周波数の正確な推定を行う。この推定の精度は、５０ボーＧＰＳデータの場合には一般的に１００ＨｚであるＧＰＳデータメッセージのサンプリングレートよりも良くなければならない。ステップ３０５はＧＰＳ受信器における一般的な周波数測定システムを用いることにより実行可能である。この周波数測定システムは、キャリアを抽出するためのフェーズロックループをしばしば含むキャリアトラッキングループと、周波数測定回路あるいは代替的にフェーズロックループを有した周波数トラッキングループを使用する。ステップ３０７において、キャリア周波数は、残りの信号からモバイルＧＰＳ受信器により取り除かれ、５０ボーデータが残る。次に、ステップ３０９において、一般にデータ自身の２倍のレートでデータをサンプリングすることにより、区別をつけて検出される。ステップ３０９のように、データを区別をつけて検出するよりも、遠隔ＧＰＳ受信器は、データ自身を基地局に送信し、基地局がステップ３０９および３１１の区別をつけた検出および量子化を実行可能にすることが理解されるであろう。モバイルＧＰＳ受信器は、ステップ３１１において、一般に１／２秒乃至１秒の時間期間を有する衛星データメッセージのレコードである結果を量子化し記憶することにより継続する。次に、ステップ３１３において、モバイルＧＰＳ受信器は、衛星データメッセージのレコードが、視野に入っているすべての衛星あるいは視野に入っている少なくとも４つの衛星であり得る関心のある各衛星ごとに作られたか否か判断する。レコードが関心のある衛星およびその対応する衛星データメッセージごとに作られな
かった場合には、処理はステップ３１３からステップ３０３に戻り、このループは、関心のある衛星ごとに衛星データメッセージごとにレコードが作られるまで続く。関心のある全ての衛星のためのすべてのレコードが決定され作られると、処理はステップ３１３から３１５に進み、モバイルＧＰＳ送信器は、その通信送信器を介して、上述した方法で基地局により使用される粗い（経過）時間タグと共に関心のある全ての衛星のためのレコードを送信する。
【００３７】
基地局は、図４Ｂに示すステップ３２７において、モバイルＧＰＳ受信器からこれらのレコードを受信する。モバイルＧＰＳ受信器の動作と同時に、基地局は一般にＧＰＳデータメッセージをトラッキングおよび復調しており、これらのデータメッセージに事実上タイムスタンプするためにこれらのデータメッセージにタイムタグを印加する。これは図４Ｂに示すステップ３２１で行われる。次に、ステップ３２３において、基地局は、データを差分復号化し、ステップ３２５の相関動作に使用されるであろう基地局データを供給する。モバイルＧＰＳ受信器から受信したデータは、一般に相関動作のために記憶され、ステップ３２３からの記憶された、差分復号化されたデータと比較される。ステップ３２５において、基地局は、第１の（第１でなければ次の）衛星のためにモバイルＧＰＳ受信器からのレコードに対して基地局のデータの相関を取る。ステップ３２７において、基地局は、現在処理中の衛星からの衛星データメッセージのモバイル受信器における到着時間を示すピークロケーションを発見し補間する。ステップ３２９において、基地局は、モバイル受信器から受信したすべてのレコードに対して相関が行われたか否か判断する。すべてのレコードに対して相関が行われていなければ処理はステップ３２５に戻り、次の衛星データメッセージのための次のレコードがステップ３２５およびステップ３２７において処理される。ステップ３２９において、モバイルＧＰＳ受信器から受信した全てのレコードに対して相関が行われたと判断された場合、次に、ステップ３３１において、関心のある異なる衛星のための決定された時間間の比較が行われる。ステップ３３３において、基地局は多数決論理を用いて誤差のあるあるいは不明瞭なデータを破棄する。次にステップ３３５において、基地局は全てのデータが誤差のあるあるいは不明瞭なデータか否か判断する。もしそうなら、ステップ３３７において、モバイル受信器にさらにデータを取得するように指示し、図４Ａに示す方法から始まる全体の処理を繰り返し、図４Ｂに示す方法まで続く。ステップ３３５の判断において、全てのデータが不明瞭でなければ、基地局はステップ３３９において、時間の重みづけされた平均化を行い、モバイルＧＰＳ受信器の位置を決定するために、少なくともいくつかの実施形態において、モバイルＧＰＳ受信器から送信された擬似距離とともにこの重み付けされた平均値を使用する。
【００３８】
上述した処理ステップを図示するために、生のＧＰＳ信号がサンプリングされ、レコードに集められ１シンボル期間あたり４サンプルのレートでデスプレッド (despread)されサンプリングされる。図１０Ａは、キャリアが部分的に除去されたデスプレッド波形の実部分の１秒レコードを示す。シンボルパターンは明白であるが、約１Ｈｚの小さな残留キャリアオフセットが明らかに依然として存在する。図１０Ｂは、信号を共役化された２０ミリ秒に等しい遅延量を有した遅延されたバージョンの信号と乗算することにより差分検出した信号を示す。このシンボルパターンは明らかに明白である。図１０Ｃは、理想的なデータ信号を示し、図１０Ｄは（例えば基地局で生成された）理想信号と図１０Ｂの信号の相互相関を示す。サンプリング効果およびノイズ等による信号の非理想的性質から生じた図１０Ｂのグリッチに留意されたい。
【００３９】
図１１Ａは、ノイズが信号に付加され、復調された信号のＳ／Ｎ比は約０ｄＢである復調されたデータを示す。これは、受信したＧＰＳ信号の電力が例えば、遮断条件によりその公称レベルに関連して１５ｄＢ以上低減された時の状況をモデル化する。図１１Ｂは差分復調されたデータを示す。ビットパターンは検出不可能である。最後に、図１１Ｃは、明瞭な基準値とこのノイズ信号の相互相関を示す。明らかにこのピークは、5.33(14.5dB)を越えて平方自乗平均レベルまでのピークを有し依然として強く正確な到着時間の推定を可能にする。事実、この信号のピークについて適用された補間ルーチンは1/16サンプルスペース、すなわち0.3秒未満の精度を示した。
【００４０】
上述したように、基地局は遠隔装置に、このメッセージの始めに相関する時間と一緒にデータシーケンスを送信することができる。従って遠隔装置は、これらの相関方法が遠隔装置において行われることを除いて上述したと同じ相互相関方法を介してデータメッセージの到着時間を推定することができる。これは、遠隔装置が自分自身の位置ロケーションを計算する場合には有効である。この状況において、遠隔装置はまた基地局からのそのようなデータの送信によって衛星天体暦（satellite ephemeris）データを取得することができる。
【００４１】
図１Ａは本発明により使用可能な結合されたモバイルＧＰＳ受信器と通信システムの例を示す。この結合されたモバイルＧＰＳ受信器と通信システム１００は、１９９６年５月２３日に出願した同時係属出願番号第08/652,833号（発明の名称：「共有回路を利用した結合されたＧＰＳ位置決めシステムおよび通信システム」）に詳細に記載されている。この出願（現在米国特許第6,002,363号）を参照することにより本明細書に組み込まれる。図１Ｂは図１ＡのＲＦ／ＩＦコンバータ７および周波数シンセサイザ１６を詳細に示す。図１Ｂに示すこれらのコンポーネントはまた、同時係属出願第08/652,833号に記載されている。図１Ａに示すモバイルＧＰＳ受信器と通信システム１００は、受信器が非常に高い感度を持つように、記憶されたＧＰＳ信号に特別の形態のデジタル信号処理を行うように構成可能である。これについては、１９９６年３月８日に出願された同時係属米国特許出願第08/612,669号（発明の名称：「ＧＰＳ信号を処理するための改良されたＧＰＳ受信器および方法」）に記載されており、この出願を参照することにより本明細書に組み込まれる。出願番号第08/612,669号に記載されたこの処理動作は、一般には高速フーリエ変換を使用した複数の中間のたたみこみを計算し、これらの中間のたたみこみをデジタルメモリに記憶し、これらの中間のたたみこみを用いて少なくとも１つの擬似距離を供給する。図１Ａに示す結合されたＧＰＳおよび通信システム１００はまたＧＰＳ受信器の感度と精度をさらに改良するために、ある周波数安定化または校正技術を組み込むことができる。これらの技術は、１９９６年１２月４日に出願された同時係属出願番号第Ｐ００３Ｘ（発明の名称：「通信リンクを利用した改良されたＧＰＳ受信器」）に記載されており、この出願（現在米国特許第5,841,396）を参照することにより本明細書に組み込まれる。
【００４２】
図１Ａに示す結合されたモバイルＧＰＳ受信器および通信システム１００の動作を詳細に説明するよりもむしろ簡単な概略をここに提供する。一般的な実施形態において、モバイルＧＰＳ受信器および通信システム１００は、図５Ａまたは図５Ｂのいずれかに示す基地局群のいずれかの１つであり得る基地局１７のような基地局からコマンドを受信する。このコマンドは、通信アンテナ２により受信されプロセッサ１０によりメモリ９に記憶された後デジタルメッセージとして処理される。プロセッサ１０は、このメッセージが基地局に位置情報を供給するためのコマンドであると判断し、これによりプロセッサ１０は、少なくともその一部が通信システムと供給可能なシステムＧＰＳ部をアクティブにする。これは、例えば、通信アンテナ２からの通信信号よりもむしろＧＰＳアンテナ１からのＧＰＳ信号をＲＦ／ＩＦコンバータ７が受信するようにスイッチ６を設定することを含む。次に、ＧＰＳ信号は受信され、２値化され、デジタルメモリ９に記憶され、上述した出願番号第08/612,669号に記載されたデジタル信号処理技術に従って処理される。この処理の結果は一般的に視野に入っている複数の衛星のための複数の擬似距離を含み、次にこれらの擬似距離は、送信部をアクティブにし擬似距離を基地局および通信アンテナ２に返信する処理コンポーネント１０により基地局に返信される。
【００４３】
図１Ａに示す基地局は無線通信リンクを介して直接遠隔装置に接続することができ、あるいは図６に示すように、電話サイトと基地局との間に有線通信リンクを提供するセルラ電話サイトを介して遠隔装置に接続することができる。図５Ａおよび５Ｂはこれら２つの可能な基地局を示す。
【００４４】
図５Ａに示す基地局４０１は本発明に従ってモバイルＧＰＳ受信器との間で無線リンクを提供し、受信した擬似距離および対応する時間レコードを処理することにより、自律装置として機能することができる。この基地局４０１は、基地局が大都市圏に位置し、追跡すべき全てのモバイルＧＰＳ受信器が同様に同じ大都市圏に位置する場合に使い道を見つけることができる。例えば、この基地局４０１は、モバイルＧＰＳ受信器を身につけているあるいは使用している個人を追跡するために警察あるいはレスキューサービスにより使用することができる。一般に、送信エレメント４０９および受信エレメント４１１は、合体されて１つのトランシーバとなり１つのアンテナを有するであろう。しかしながら、これらのコンポーネントは個別に存在することができるので個別に示してある。送信器４０９は、送信器アンテナ４１０を介してモバイルＧＰＳ受信器にコマンドを供給するように機能する。この送信器４０９は、特定のモバイルＧＰＳ受信器の位置を決定するようにプロセッシングユニットのユーザからの要求を受信することができるデータプロセッシングユニット４０５の制御下にある。従って、データプロセッシングユニット４０５はそのコマンドを送信器４０９によりモバイルＧＰＳ受信器に送信させる。これに応答して、モバイルＧＰＳ受信器は本発明の一実施形態において、受信アンテナ４１２により受信される擬似距離および対応するレコードを受信器４１１に返信する。受信器４１１はモバイルＧＰＳ受信器からこれらのメッセージを受信し、それらをデータプロセッシングユニット４０５に供給する。データプロセッシングユニットはモバイルＧＰＳ受信器からの擬似距離およびＧＰＳ受信器４０３から受信した衛星データメッセージあるいは他の基準品質衛星データメッセージから位置情報を引き出す動作を行う。これは、上述した同時係属特許出願にさらに記載されている。ＧＰＳ受信器４０３は、モバイルＧＰＳ受信器のための位置情報を計算するために擬似距離および決定された時間とともに使用される衛星天体暦を供給する。大容量記憶装置４０７はモバイルＧＰＳ受信器から受信したレコードと比較するために使用される衛星データメッセージの基準レコードの記憶されたバージョンを含む。データプロセッシングユニット４０５はオプションディスプレイ４１５に接続可能でありさらにオプションであるＧＩＳソフトウエアを有した大容量記憶装置４１３にも接続可能である。大容量記憶装置４１３と大容量記憶装置４０７とはそれらが同じハードディスクまたは他の大容量記憶装置に含まれることができるという点において、同じであることが理解されるであろう。
【００４５】
図５Ｂは本発明の代替基地局を示す。この基地局４２５は、図６に示すセルラ電話サイト４５５のような遠隔送受信サイトに接続するように意図されている。この基地局４２５は、さらに、インターネット、イントラネットあるいは他の種類のコンピュータネットワークシステムを介してクライアントシステムにも接続可能である。このような基地局の使用は、１９９６年９月６日に出願された同時係属出願番号第08/708,176号（発明の名称：「クライアント−サーバーベース遠隔ロケータ装置」）に記載されている。この出願を参照することにより本明細書に組み込まれる。基地局４２５は、図６に示すセルラ電話サイト４５５およびその対応するアンテナまたはアンテナ群４５７を介して図６に示す結合されたＧＰＳ受信器および通信システム４５３のようなモバイルＧＰＳ装置と通信する。結合されたＧＰＳ受信器と通信システム４５３は、図１Ａに示すシステム１００と同様であり得ることが理解されるであろう。
【００４６】
図５Ｂに示す基地局４２５は、バス４３０によって、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）であり得るメインメモリ４２９に接続された一般的なマイクロプロセッサであり得るプロセッサ４２７を含む。基地局４２５はさらに、キーボード、マウス、およびディスプレイのような入出力装置４３５、およびバス４３０を介してプロセッサ４２７およびメモリ４２９に接続された相関するＩ／Ｏコントローラを含む。ハードディスク、ＣＤ ＲＯＭあるいは他の大容量記憶装置のような大容量記憶装置４３３は、バス４３０を介したプロセッサ４２７のようにシステムの種々のコンポーネントと接続される。ＧＰＳ受信器あるいは他の衛星データメッセージ群との間のＩ／Ｏ制御を司るＩ／Ｏコントローラ４３１もバス４３０に接続されている。このＩ／Ｏコントローラ４３１はＧＰＳ受信器４３１から衛星データメッセージを受信し、それらをバス４３０を介してプロセッサに供給する。プロセッサはこれらのデータメッセージにタイムスタンプを印加し、モバイルＧＰＳ受信器から受信したレコードと比較のため後で使用するように大容量記憶装置４３３に記憶させる。基地局４２５から遠隔に位置する他のシステムのインタフェースとして２つのモデム４３９および４３７が図５Ｂに示される。モデムあるいはネットワークインタフェース４３９の場合には、この装置は、例えばインターネットあるいはその他のコンピュータネットワークを介して、クライアントコンピュータに接続される。モデムあるいは他のインタフェース４３７は、システム４５１を示す図６に示されるサイト４５５のようなセルラ電話サイトへのインタフェースを提供する。
【００４７】
基地局４２５は、当業者により理解されるように他のコンピュータアーキテクチャにより実現可能である。例えば複数のバスあるいはメインバスと周辺バスを設けても良いしあるいは複数のコンピュータシステムおよび／または複数のプロセッサを設けても良い。例えば、専用のプロセッサを持ち、ＧＰＳ受信器４０３からの衛星データメッセージを受信し、本発明に従って、基準レコードを作成する処理に中断が無く、それを記憶してその記憶した量を管理するような専用の態様でそのメッセージを処理し、基準レコードを提供することは都合がよい。
【００４８】
一実施形態において、図６に示すシステム４５１は一般的に以下のように動作する。クライアントコンピュータシステム４６３は、インターネット４６１のようなネットワークを介して基地局４２５にメッセージを送信する。ネットワークまたはインターネット４６１内には、特定のモバイルＧＰＳ受信器の位置のための要求を通過させる仲立ちするルータまたはコンピュータシステムがあり得ることが理解される。基地局４２５は、一般には有線電話リンク４５９であるリンクを介してメッセージをセルラ電話サイト４５５に送信する。このセルラ電話サイト４５５は次に、アンテナまたはアンテナ群４５７を用いてコマンドを結合されたモバイルＧＰＳ受信器および通信システム４５３に送信する。これに応答して、システム４５３は本発明に従って擬似距離および衛星データメッセージのレコードを返信する。これらのレコードと擬似距離は次にセルラ電話サイト４５５により受信されリンク４５９を介して基地局に返信される。次に基地局は、衛星データメッセージの受信時間を決定するためのレコードを使用して、および遠隔ＧＰＳシステム４５３からの擬似距離を使用して、および基地局におけるＧＰＳ受信器からあるいは他のＧＰＳデータ源からの衛星天体暦を利用して、本発明に従って記載された動作を実行する。次に基地局は位置情報を決定し、この位置情報をインターネット４６１のようなネットワークを介してクライアントコンピュータシステム４５３に通信する。クライアントコンピュータシステム４５３自体は、クライアントコンピュータシステムに、マッピングソフトウエアを持たせることができ、このシステムのユーザが地図上でモバイルＧＰＳシステム４５３の正確な位置を見ることを可能にする。
【００４９】
ＧＰＳ信号がモバイルＧＰＳシステムに受信されたときに推定時間を決定するためのいくつかの方法がある。モバイルは、パターンをサーバに送る時にタイマを開始することができサーバからのアクノレッジを待つ。受信のアクノレッジメントが非常に長い場合、連続する送信間のタイムオフセットとともにパターンを再送することができる。これは、アクノレッジメントが受付け可能な時間期間（例えば１秒以内）内に受信されるまで続けることができる。事実上、この方法は、送信遅延量を決定していてこの送信遅延量が所定量以上（例えば遅延量が受付け可能な時間期間以上）の場合にはマッチングのためにパターンを再送信している。この送信遅延量は、２つのパターンの比較のための比較範囲を確立する。
【００５０】
あるいは、モバイルおよびサーバは、往復(round trip)信号により、例えば１秒あるいはそれより良い精度で粗い時間調整を最初に確立することができる。サーバは日時をモバイルに送ることができ、モバイルはこの時間を記録しアクノレッジメントをサーバに送信する。アクノレッジメントが所定の時間期間Ｔ内に受信されるならば、モバイルにおいて記録された時間はサーバの時間のＴ秒以内であることは明らかである。従ってモバイルがＧＰＳ情報を処理してサーバに送信されるべきデータパターンを作成すると、そのような処理の時間は、Ｔ秒の精度にタグをつけることができる。それゆえ、推定されたＧＰＳ情報がサーバに送られると、サーバはＴより大きくない範囲内で、モバイルから受信したパターンと基準パターン（例えばローカルＧＰＳ受信器あるいは他のデータ供給）との間の時間のオフセットを調べればよい。粗い時間調整もまた、モバイルがそのローカルバージョンの処理時間をサーバに送信し、サーバがアクノレッジメント応答を送信することにより行うことができる。サーバは受信したモバイルの時間を独自の時間と相関させてオフセット（ときどきバイアスと呼ばれる）を決定することができる。この往復時間がＴ秒以内であれば、モバイルのローカルタイムによりタイムタグされたモバイルからサーバへのその後の送信は再びサーバがＴ秒未満にそのサーチ範囲を制限することを可能にする。このようにしてサーバは、比較範囲を制限することができる。
【００５１】
パターンマッチング動作がサーバよりもむしろモバイルで行われるならば、モバイルとサーバとの間の粗い時間調整のための同じ手法を行うことができることが理解されなければならない。一度サーバとモバイルがＴ秒より大きくない時間量に互いに粗時間を確立すると、モバイルにおいて行われるその後のパターンマッチ動作は、Ｔ秒より大きい範囲において行う必要はない。
【００５２】
上述した手続きの他の変形例も可能である。データをやりとりしてデータの受信時間を測定する代わりに、ある環境下において、モバイルとサーバあるいはサーバが通信することのできるその他のエンティティとの間で電気パルスあるいは他のタイミング信号を送信することが可能である。従って、このパルスまたは信号は、モバイルとサーバとの間の時間をおおよそ調整するための手段を提供することができる。モバイルおよびサーバは、サーバとの通信とは別個に信号または信号群の受信により時間のおおよその知識を得ることができる。例えば、各々は、ＷＷＶのような別の通信信号から日時の放送信号を受信することができる。モバイルとサーバは粗い共通の時間を確立するために、双方が共通の無線信号を見ることができその信号に相関する特定のエポック(epoch)に一致することができる。
【００５３】
図１２Ａは、パターンマッチングの後の粗い時間調整方法の全体のブロック図を示し、この場合最終パターンマッチング動作はサーバにおいて行われる。同様のブロック図は、モバイルで行われるパターンマッチングに相当し、図１２Ｂに示す。
【００５４】
図１２Ａにおいて、サーバとモバイルは、オペレーション７００において、往復メッセージまたは信号を送信し、（Ｔ秒と呼ばれる）往復遅延量を測定することにより時間調整を行う。この測定値はオペレーション７０１において、Ｔが長すぎる（例えば３０秒以上）か否かを判断するのに使用される。遅延が長すぎる場合には、オペレーション７００が繰返される（あるいはモバイルとサーバの間の時間調整のための上述した他の方法を使用することができる）。遅延が長すぎなければ、オペレーション７０２が実行される。このオペレーションは親特許の図２のオペレーション２０３と同様である。オペレーション７０３において、サーバ（例えば親特許の図６の基地局４２５）は相関動作を実行し、モバイルにより送信されたパターン／レコードをマッチングすることにより正確な時間を決定する。この粗い時間を用いてサーチ窓を作り（窓＝ＣＴ−デルタ乃至ＣＴ＋デルタ）、その窓内のサーバのレコードを選択し、それとモバイル装置から受信したパターンが比較される。
【００５５】
図１２Ｂにおいて、（サーバがこの動作を行うよりもむしろ）モバイルがパターンマッチング動作を行うことを除いて、オペレーション７００−７０３に類似した一連のオペレーション（８００−８０３）が行われる。
【００５６】
図示目的のためでありいかようにも本発明を限定するように意図されない種々の図面を参照して本発明について述べた。さらに、本発明の方法と装置の種々の例について述べた。これらの例は、本発明に従って変形可能であり、以下の特許請求の範囲の範囲内に入ることが理解される。
【符号の説明】
【００５７】
１・・・ＧＰＳアンテナ
２・・・通信アンテナ
６・・・スイッチ
７・・・ＲＦ／ＩＦコンバータ
９・・・メモリ
１０・・・プロセッサ
１６・・・周波数シンセサイザ
１７・・・基地局
１００・・・通信システム
４０１・・・基地局
４０３・・・ＧＰＳ受信器
４０５・・・データプロセッシングユニット
４０７・・・大容量記憶装置
４０９・・・送信エレメント
４１０・・・送信器アンテナ
４１１・・・受信エレメント
４１２・・・受信アンテナ
４１３・・・大容量記憶装置
４１５・・・オプションディスプレイ
４２５・・・基地局
４２７・・・プロセッサ
４２９・・・メインメモリ
４３０・・・バス
４３１・・・Ｉ／Ｏコントローラ
４３３・・・大容量記憶装置
４３５・・・入出力装置
４３７・・・モデム
４３９・・・モデム
４５１・・・システム
４５３・・・通信システム
４５５・・・セルラ電話サイト
４５７・・・アンテナ
４５９・・・有線電話リンク
４６１・・・インターネット
４６３・・・クライアントコンピュータシステム
【特許請求の範囲】
【請求項１】
衛星位置決めシステム（ＳＰＳ）に使用するための衛星データメッセージに関連した時間を測定するための方法において、
前記方法は、
衛星位置決めシステムの衛星データメッセージの少なくとも一部の第１のレコードをエンティティにおいて受信し、
前記第１のレコードを前記衛星データメッセージの第２のレコードと比較し、前記第１のレコードと前記第２のレコードは、時間的に少なくとも一部が重畳し、前記比較は、前記第１のレコードが受信されたとき見積もり時間を決定した後に行われ、
前記比較から時間を決定し、前記時間は前記第１のレコードが遠隔にあるエンティティにおいて受信されたときを示す。
【請求項２】
前記遠隔にあるエンティティは、モバイル衛星位置決めシステム（ＳＰＳ）受信器であり、前記見積もり時間は、前記第２のレコードと第１のレコードを比較するために前記第２のレコードに関連した時間範囲を指定するのに使用される、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記遠隔にあるエンティティはモバイルＳＰＳ受信器であり、
前記第１のレコードが受信されたとき前記見積もり時間から比較範囲を決定することをさらに具備する、請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記第２のレコードは、前記時間が前記第２のレコードから決定できるように日時情報を供給する、請求項１記載の方法。
【請求項５】
衛星位置決めシステムに使用するための衛星データメッセージに関連した時間を測定するための方法において、
前記方法は、
衛星位置決めシステムの衛星データメッセージの少なくとも一部の第１のレコードをエンティティにおいて受信し、
前記第１のレコードが受信されたとき見積もり時間から比較範囲を決定し、 前記第１のレコードを前記衛星データの第２のレコードと比較し、前記第１のレコードと前記第２のレコードは時間的に少なくとも一部が重畳し、前記比較は、前記比較範囲の少なくとも一部において行われ、
前記比較から時間を決定し、前記時間は、前記第１のレコードが遠隔にあるエンティティにおいて受信されたときを示す。
【請求項６】
前記方法は基地局である前記エンティティにおいて独占的に実行される、請求項５記載の方法。
【請求項７】
前記遠隔にあるエンティティは、モバイル衛星位置決めシステム（ＳＰＳ）受信器である、請求項６記載の方法。
【請求項８】
前記モバイルＳＰＳ受信器はＧＰＳ（衛星航法システム）受信器である、請求項７記載の方法。
【請求項９】
前記第２のレコードは、前記時間が前記第２のレコードから決定できるように日時情報を供給する、請求項７記載の方法。
【請求項１０】
前記第２のレコードは前記基地局に記憶される、請求項９記載の方法。
【請求項１１】
前記比較は前記第１のレコードおよび前記第２のレコードとの間の相互相関あるいはサンプル毎の比較を行うことを具備する、請求項９記載の方法。
【請求項１２】
前記エンティティにおいて前記遠隔のエンティティから複数の擬似距離を受信することをさらに具備する、請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
前記時間および前記複数の擬似距離を用いて前記遠隔のエンティティの位置情報を決定することをさらに具備する、請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
前記第１のレコードは５０ボーデータである、請求項９記載の方法。
【請求項１５】
前記第１のレコードのキャリア周波数を正確に決定することをさらに具備する、請求項７記載の方法。
【請求項１６】
前記比較範囲の決定は前記エンティティと前記遠隔のエンティティとの間で少なくとも１つのメッセージを送信することを具備する、請求項７記載の方法。
【請求項１７】
前記送信は、第１のメッセージを前記エンティティから前記遠隔のエンティティへ送信し、第２のメッセージを前記遠隔のエンティティから前記エンティティへ送信することを具備する、請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
前記第１のレコードは、複数の擬似距離の第１の擬似距離に対応する前記衛星データメッセージの少なくとも前記部分の少なくとも１つのレコードを具備する、請求項１７記載の方法。
【請求項１９】
第２の衛星データメッセージの少なくとも一部の第３のレコードを前記エンティティにおいて受信し、
前記第３のレコードを前記衛星データメッセージの第４のレコードと比較し、前記第３のレコードと前記第４のレコードは、少なくとも部分的に時間が重畳し、
前記比較ステップから第２の時間を決定し、前記第２の時間は、前記第３のレコードが前記遠隔のエンティティにおいて受信されたときを示し、前記第２の衛星データメッセージが前記複数の擬似距離の第２の擬似距離に相当する、請求項１８記載の方法。
【請求項２０】
前記遠隔のエンティティは、セルラ電話を具備し、前記第１のレコードはセルラ電話サイトを介して前記セルラ電話から受信される、請求項７記載の方法。
【請求項２１】
衛星位置決めシステム（ＳＰＳ）に使用するための衛星データメッセージに関連した時間を測定するための装置において、
前記装置は、衛星データメッセージの少なくとも一部の第１のレコードを受信する受信器と、
前記受信器に接続されたデータプロセッサであって、前記データプロセッサは、比較範囲において、前記衛星データメッセージの前記第１のレコードと第２のレコードとの比較を行い、前記第１のレコードと前記第２のレコードは少なくとも部分的に時間が重畳し、前記比較から時間を決定し、前記時間は前記第１のレコードが遠隔のエンティティにおいて受信されたときを示し、前記比較範囲は、前記第１のレコードが前記遠隔のエンティティにおいて受信されたときの見積もり時間から決定される。
【請求項２２】
前記遠隔のエンティティは、モバイル衛星位置決めシステム（ＳＰＳ）受信器である、請求項２１記載の装置。
【請求項２３】
前記第２のレコードは、前記時間が前記第２のレコードから決定できるように日時情報を供給する、請求項２２記載の装置。
【請求項２４】
前記データプロセッサに接続され、前記第２のレコードを記憶する記憶装置をさらに具備する、請求項２３記載の装置。
【請求項２５】
前記データプロセッサに接続され、前記第２のレコードを供給するＧＰＳ（衛星航法システム）受信器をさらに具備する、請求項２４記載の装置。
【請求項２６】
前記受信器は、無線あるいは有線の通信受信器の一方である、請求項２５記載の装置。
【請求項２７】
前記受信器は、前記遠隔のエンティティから複数の擬似距離を受信する、請求項２６記載の装置。
【請求項２８】
前記データプロセッサは前記時間および前記複数の擬似距離を用いて前記遠隔のエンティティの位置情報を決定する、請求項２７記載の装置。
【請求項２９】
前記第１のレコードは５０ボーデータを具備する、請求項２３記載の装置。
【請求項３０】
前記データプロセッサに接続され、別のエンティティと通信する送信器をさらに具備する、請求項２４記載の装置。
【請求項３１】
前記比較範囲は前記エンティティと前記遠隔のエンティティとの間で少なくとも１つのメッセージを送信することにより決定される、請求項２２記載の装置。
【請求項３２】
前記第１のレコードは、前記複数の擬似距離の第１の擬似距離に相当する前記衛星データメッセージの少なくとも前記部分の少なくとも１つのレコードを具備する、請求項２８記載の装置。
【請求項３３】
前記受信器は第２衛星データメッセージの少なくとも一部の第３のレコードを受信し、前記データプロセッサは前記第３のレコードを前記衛星データメッセージの第４のレコードと比較し、前記第３のレコードと前記第４のレコードは、少なくとも部分的に時間が重畳し、前記データプロセッサは、前記比較ステップから第２の時間を決定し、前記第２の時間は、前記第３のレコードが前記遠隔のエンティティにおいて受信されたときを示し、前記第２の衛星データメッセージは前記複数の擬似距離の第２の擬似距離に相当する、請求項３２記載の装置。
【請求項３４】
前記送信は、前記エンティティから前記遠隔のエンティティへ第１のメッセージを送信し、前記遠隔のエンティティから前記エンティティへ第２のメッセージを送信することを具備する、請求項３１記載の装置。
【請求項３５】
衛星位置決めシステム（ＳＰＳ）に使用する衛星データメッセージに関連した時間を測定する方法において、前記方法は、
モバイルＳＰＳ受信器において、衛星データメッセージの少なくとも一部を受信し、
前記衛星データメッセージの前記少なくとも一部の第１のレコードを決定し、 前記第１のレコードが前記モバイルＳＰＳ受信器において受信されたときの見積もり時間から比較範囲を指定するパラメータを決定し、
前記第１のレコードが前記モバイルＳＰＳ受信器において受信されたときを示す時間を決定するために前記第１のレコードを遠隔の基地局に送信する。
【請求項３６】
ＳＰＳ信号を受信し、少なくとも１つの擬似距離を決定することをさらに具備する請求項３５記載の方法。
【請求項３７】
前記少なくとも１つの擬似距離を送信することをさらに具備する、請求項３６記載の方法。
【請求項３８】
前記受信、前記第１レコードの決定、および送信はモバイル衛星位置決めシステム（ＳＰＳ）受信器において実行される、請求項３５記載の方法。
【請求項３９】
ＧＰＳ信号を受信し、複数の擬似距離を決定し、
前記複数の擬似距離を送信することをさらに具備する、請求項３８記載の方法。
【請求項４０】
前記第１のレコードは５０ボーデータを具備する、請求項３９記載の方法。
【請求項４１】
前記ＧＰＳ信号からキャリア周波数を除去することをさらに具備する、請求項３６記載の方法。
【請求項４２】
前記第１のレコードを差分的に検出することをさらに具備する、請求項４１記載の方法。
【請求項４３】
前記比較範囲を指定する前記パラメータを決定することは、前記モバイルＳＰＳ受信器から前記遠隔基地局へ第１のメッセージを送信し、あるいは前記遠隔基地局から第２のメッセージを受信することを具備する、請求項３５記載の方法。
【請求項４４】
ＳＰＳ信号を受信するアンテナと、
前記アンテナと接続され前記ＳＰＳ信号からＰＮコードを除去する復調器と、前記復調器と接続され、前記復調器から受信した衛星データメッセージの少なくとも一部の第１のレコードを決定し、前記第１のレコードが前記ＳＰＳ受信器において受信されたときの見積もり時間から比較範囲を指定するパラメータを決定するプロセッサと、
前記プロセッサと接続され前記第１のレコードを遠隔基地局に送信する送信器と、
を具備する衛星位置決めシステム（ＳＰＳ）受信器。
【請求項４５】
前記送信器と接続され、前記第１のレコードを前記遠隔基地局に送信する通信アンテナをさらに具備する、請求項４４記載の受信器。
【請求項４６】
前記アンテナと接続され、前記ＳＰＳ信号を取得し、少なくとも１つの擬似距離を決定する相関器をさらに具備する、請求項４４記載の受信器。
【請求項４７】
前記パラメータの前記決定は、前記ＳＰＳ受信器から前記遠隔基地局に第１のメッセージを送信することまたは前記遠隔基地局から第２のメッセージを受信することの一方を具備する、請求項４４記載の受信器。
【請求項４８】
ＳＰＳ信号を受信するＳＰＳアンテナと、
前記ＳＰＳアンテナと接続され、前記ＳＰＳ信号を処理し、前記ＳＰＳ信号から少なくとも１つの擬似距離を決定し、前記ＳＰＳ信号からＰＮコードを除去して前記ＳＰＳ信号内の衛星データメッセージの少なくとも一部の第１のレコードを供給し、前記第１のレコードが前記ＳＰＳ受信器において受信されたときの見積もり時間から比較範囲を指定する少なくとも１つのパラメータを決定するプロセッサと、
前記デジタルプロセッサと接続され、前記第１のレコードを遠隔基地局に送信する送信器と、
を具備する衛星位置決めシステム（ＳＰＳ）受信器。
【請求項４９】
前記パラメータの前記決定は、前記ＳＰＳ受信器から前記遠隔基地局へ第１のメッセージを送信すること、または前記遠隔基地局から第２メッセージを受信することの一方を具備する、請求項４８記載のＳＰＳ受信器。
【請求項５０】
モバイル衛星位置決めシステム（ＳＰＳ）受信器において、ＳＰＳに使用する衛星データメッセージに関連した時間を測定するための方法において、前記方法は、
前記モバイルＳＰＳ受信器において、衛星データメッセージの少なくとも一部の第１のレコードを受信し、
前記モバイルＳＰＳ受信器において、前記衛星データメッセージの第２のレコードを受信し、前記第１のレコードと前記第２のレコードは少なくとも部分的に時間が重畳し、
比較範囲を決定し、
前記第１のレコードが前記モバイルＳＰＳ受信器において、受信されたときの見積もり時間から決定された少なくとも前記比較範囲において、前記第１のレコードを前記第２のレコードと比較し、
前記比較から、前記第１のレコードが前記モバイルＳＰＳ受信器において、受信されたときを示す時間を決定する。
【請求項５１】
前記時間が前記第２のレコードから決定できるように前記第２のレコードは日時情報を供給する、請求項５０記載の方法。
【請求項５２】
前記第２のレコードは、基地局から受信される、請求項５１記載の方法。
【請求項５３】
前記モバイルＳＰＳ受信器において、衛星天体暦情報を受信することをさらに具備する請求項５２記載の方法。
【請求項５４】
前記天体暦情報は前記基地局から受信する、請求項５３記載の方法。
【請求項５５】
ＳＰＳ信号を受信し、複数の擬似距離を決定し、前記比較範囲の前記決定は、前記ＳＰＳ受信器から遠隔基地局へ第１のメッセージを送信すること、または前記遠隔基地局から第２メッセージを受信することの一方を具備する、請求項５１記載の方法。
【請求項５６】
前記第１のレコードは、前記衛星データメッセージからＰＮコードを除去することにより得る、請求項５５記載の方法。
【請求項５７】
下記のものを具備するモバイル衛星位置決め（ＳＰＳ）受信器：
ＳＰＳ信号を受信するアンテナ、
前記アンテナと接続され前記ＳＰＳからＰＮコードを除去する復調器、
前記復調器と接続され、前記復調器から受信した衛星データメッセージの少なくとも一部の第１のレコードを決定し、比較範囲を決定するプロセッサ、
通信アンテナ、
前記通信アンテナおよび前記プロセッサと接続され、前記衛星データメッセージの第２のレコードを受信する通信受信器、前記第１のレコードと前記第２のレコードは少なくとも部分的に時間が重畳し、前記プロセッサは、前記第１のレコードが前記モバイルＳＰＳ受信器において受信されたときの見積もり時間から決定される少なくとも前記比較範囲において前記第１のレコードと前記第２のレコードを比較し、前記第１のレコードが受信された時間を決定する。
【請求項５８】
前記時間が前記第２のレコードから決定できるように前記第２のレコードは日時情報を供給する、請求項５７記載のモバイルＳＰＳ受信器。
【請求項５９】
前記第２のレコードは基地局から受信する、請求項５８記載のモバイルＳＰＳ受信器。
【請求項６０】
前記通信受信器は衛星天体暦情報を受信する、請求項５９記載のモバイルＳＰＳ受信器。
【請求項６１】
前記衛星天体暦情報は前記基地局から供給される、請求項６０記載のモバイルＳＰＳ受信器。
【請求項６２】
前記モバイルＳＰＳ受信器は擬似距離を決定する、請求項５８記載のモバイルＳＰＳ受信器。
【請求項６３】
衛星位置決めシステム（ＳＰＳ）に使用する衛星データメッセージに関連した時間の測定を補助するための装置において、前記装置は、衛星データメッセージの少なくとも一部の第１のレコードを比較するのに使用する衛星データメッセージの第２のレコードを送信し、前記第１のレコードを前記第２のレコードと比較するための比較範囲を決定するのに使用されるメッセージを送信する送信器、前記比較は前記第１のレコードが遠隔モバイルＳＰＳ受信器において、受信されたときの見積もり時間に基づく、
を具備する。
【請求項１】
衛星位置決めシステム（ＳＰＳ）に使用するための衛星データメッセージに関連した時間を測定するための方法において、
前記方法は、
衛星位置決めシステムの衛星データメッセージの少なくとも一部の第１のレコードをエンティティにおいて受信し、
前記第１のレコードを前記衛星データメッセージの第２のレコードと比較し、前記第１のレコードと前記第２のレコードは、時間的に少なくとも一部が重畳し、前記比較は、前記第１のレコードが受信されたとき見積もり時間を決定した後に行われ、
前記比較から時間を決定し、前記時間は前記第１のレコードが遠隔にあるエンティティにおいて受信されたときを示す。
【請求項２】
前記遠隔にあるエンティティは、モバイル衛星位置決めシステム（ＳＰＳ）受信器であり、前記見積もり時間は、前記第２のレコードと第１のレコードを比較するために前記第２のレコードに関連した時間範囲を指定するのに使用される、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記遠隔にあるエンティティはモバイルＳＰＳ受信器であり、
前記第１のレコードが受信されたとき前記見積もり時間から比較範囲を決定することをさらに具備する、請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記第２のレコードは、前記時間が前記第２のレコードから決定できるように日時情報を供給する、請求項１記載の方法。
【請求項５】
衛星位置決めシステムに使用するための衛星データメッセージに関連した時間を測定するための方法において、
前記方法は、
衛星位置決めシステムの衛星データメッセージの少なくとも一部の第１のレコードをエンティティにおいて受信し、
前記第１のレコードが受信されたとき見積もり時間から比較範囲を決定し、 前記第１のレコードを前記衛星データの第２のレコードと比較し、前記第１のレコードと前記第２のレコードは時間的に少なくとも一部が重畳し、前記比較は、前記比較範囲の少なくとも一部において行われ、
前記比較から時間を決定し、前記時間は、前記第１のレコードが遠隔にあるエンティティにおいて受信されたときを示す。
【請求項６】
前記方法は基地局である前記エンティティにおいて独占的に実行される、請求項５記載の方法。
【請求項７】
前記遠隔にあるエンティティは、モバイル衛星位置決めシステム（ＳＰＳ）受信器である、請求項６記載の方法。
【請求項８】
前記モバイルＳＰＳ受信器はＧＰＳ（衛星航法システム）受信器である、請求項７記載の方法。
【請求項９】
前記第２のレコードは、前記時間が前記第２のレコードから決定できるように日時情報を供給する、請求項７記載の方法。
【請求項１０】
前記第２のレコードは前記基地局に記憶される、請求項９記載の方法。
【請求項１１】
前記比較は前記第１のレコードおよび前記第２のレコードとの間の相互相関あるいはサンプル毎の比較を行うことを具備する、請求項９記載の方法。
【請求項１２】
前記エンティティにおいて前記遠隔のエンティティから複数の擬似距離を受信することをさらに具備する、請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
前記時間および前記複数の擬似距離を用いて前記遠隔のエンティティの位置情報を決定することをさらに具備する、請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
前記第１のレコードは５０ボーデータである、請求項９記載の方法。
【請求項１５】
前記第１のレコードのキャリア周波数を正確に決定することをさらに具備する、請求項７記載の方法。
【請求項１６】
前記比較範囲の決定は前記エンティティと前記遠隔のエンティティとの間で少なくとも１つのメッセージを送信することを具備する、請求項７記載の方法。
【請求項１７】
前記送信は、第１のメッセージを前記エンティティから前記遠隔のエンティティへ送信し、第２のメッセージを前記遠隔のエンティティから前記エンティティへ送信することを具備する、請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
前記第１のレコードは、複数の擬似距離の第１の擬似距離に対応する前記衛星データメッセージの少なくとも前記部分の少なくとも１つのレコードを具備する、請求項１７記載の方法。
【請求項１９】
第２の衛星データメッセージの少なくとも一部の第３のレコードを前記エンティティにおいて受信し、
前記第３のレコードを前記衛星データメッセージの第４のレコードと比較し、前記第３のレコードと前記第４のレコードは、少なくとも部分的に時間が重畳し、
前記比較ステップから第２の時間を決定し、前記第２の時間は、前記第３のレコードが前記遠隔のエンティティにおいて受信されたときを示し、前記第２の衛星データメッセージが前記複数の擬似距離の第２の擬似距離に相当する、請求項１８記載の方法。
【請求項２０】
前記遠隔のエンティティは、セルラ電話を具備し、前記第１のレコードはセルラ電話サイトを介して前記セルラ電話から受信される、請求項７記載の方法。
【請求項２１】
衛星位置決めシステム（ＳＰＳ）に使用するための衛星データメッセージに関連した時間を測定するための装置において、
前記装置は、衛星データメッセージの少なくとも一部の第１のレコードを受信する受信器と、
前記受信器に接続されたデータプロセッサであって、前記データプロセッサは、比較範囲において、前記衛星データメッセージの前記第１のレコードと第２のレコードとの比較を行い、前記第１のレコードと前記第２のレコードは少なくとも部分的に時間が重畳し、前記比較から時間を決定し、前記時間は前記第１のレコードが遠隔のエンティティにおいて受信されたときを示し、前記比較範囲は、前記第１のレコードが前記遠隔のエンティティにおいて受信されたときの見積もり時間から決定される。
【請求項２２】
前記遠隔のエンティティは、モバイル衛星位置決めシステム（ＳＰＳ）受信器である、請求項２１記載の装置。
【請求項２３】
前記第２のレコードは、前記時間が前記第２のレコードから決定できるように日時情報を供給する、請求項２２記載の装置。
【請求項２４】
前記データプロセッサに接続され、前記第２のレコードを記憶する記憶装置をさらに具備する、請求項２３記載の装置。
【請求項２５】
前記データプロセッサに接続され、前記第２のレコードを供給するＧＰＳ（衛星航法システム）受信器をさらに具備する、請求項２４記載の装置。
【請求項２６】
前記受信器は、無線あるいは有線の通信受信器の一方である、請求項２５記載の装置。
【請求項２７】
前記受信器は、前記遠隔のエンティティから複数の擬似距離を受信する、請求項２６記載の装置。
【請求項２８】
前記データプロセッサは前記時間および前記複数の擬似距離を用いて前記遠隔のエンティティの位置情報を決定する、請求項２７記載の装置。
【請求項２９】
前記第１のレコードは５０ボーデータを具備する、請求項２３記載の装置。
【請求項３０】
前記データプロセッサに接続され、別のエンティティと通信する送信器をさらに具備する、請求項２４記載の装置。
【請求項３１】
前記比較範囲は前記エンティティと前記遠隔のエンティティとの間で少なくとも１つのメッセージを送信することにより決定される、請求項２２記載の装置。
【請求項３２】
前記第１のレコードは、前記複数の擬似距離の第１の擬似距離に相当する前記衛星データメッセージの少なくとも前記部分の少なくとも１つのレコードを具備する、請求項２８記載の装置。
【請求項３３】
前記受信器は第２衛星データメッセージの少なくとも一部の第３のレコードを受信し、前記データプロセッサは前記第３のレコードを前記衛星データメッセージの第４のレコードと比較し、前記第３のレコードと前記第４のレコードは、少なくとも部分的に時間が重畳し、前記データプロセッサは、前記比較ステップから第２の時間を決定し、前記第２の時間は、前記第３のレコードが前記遠隔のエンティティにおいて受信されたときを示し、前記第２の衛星データメッセージは前記複数の擬似距離の第２の擬似距離に相当する、請求項３２記載の装置。
【請求項３４】
前記送信は、前記エンティティから前記遠隔のエンティティへ第１のメッセージを送信し、前記遠隔のエンティティから前記エンティティへ第２のメッセージを送信することを具備する、請求項３１記載の装置。
【請求項３５】
衛星位置決めシステム（ＳＰＳ）に使用する衛星データメッセージに関連した時間を測定する方法において、前記方法は、
モバイルＳＰＳ受信器において、衛星データメッセージの少なくとも一部を受信し、
前記衛星データメッセージの前記少なくとも一部の第１のレコードを決定し、 前記第１のレコードが前記モバイルＳＰＳ受信器において受信されたときの見積もり時間から比較範囲を指定するパラメータを決定し、
前記第１のレコードが前記モバイルＳＰＳ受信器において受信されたときを示す時間を決定するために前記第１のレコードを遠隔の基地局に送信する。
【請求項３６】
ＳＰＳ信号を受信し、少なくとも１つの擬似距離を決定することをさらに具備する請求項３５記載の方法。
【請求項３７】
前記少なくとも１つの擬似距離を送信することをさらに具備する、請求項３６記載の方法。
【請求項３８】
前記受信、前記第１レコードの決定、および送信はモバイル衛星位置決めシステム（ＳＰＳ）受信器において実行される、請求項３５記載の方法。
【請求項３９】
ＧＰＳ信号を受信し、複数の擬似距離を決定し、
前記複数の擬似距離を送信することをさらに具備する、請求項３８記載の方法。
【請求項４０】
前記第１のレコードは５０ボーデータを具備する、請求項３９記載の方法。
【請求項４１】
前記ＧＰＳ信号からキャリア周波数を除去することをさらに具備する、請求項３６記載の方法。
【請求項４２】
前記第１のレコードを差分的に検出することをさらに具備する、請求項４１記載の方法。
【請求項４３】
前記比較範囲を指定する前記パラメータを決定することは、前記モバイルＳＰＳ受信器から前記遠隔基地局へ第１のメッセージを送信し、あるいは前記遠隔基地局から第２のメッセージを受信することを具備する、請求項３５記載の方法。
【請求項４４】
ＳＰＳ信号を受信するアンテナと、
前記アンテナと接続され前記ＳＰＳ信号からＰＮコードを除去する復調器と、前記復調器と接続され、前記復調器から受信した衛星データメッセージの少なくとも一部の第１のレコードを決定し、前記第１のレコードが前記ＳＰＳ受信器において受信されたときの見積もり時間から比較範囲を指定するパラメータを決定するプロセッサと、
前記プロセッサと接続され前記第１のレコードを遠隔基地局に送信する送信器と、
を具備する衛星位置決めシステム（ＳＰＳ）受信器。
【請求項４５】
前記送信器と接続され、前記第１のレコードを前記遠隔基地局に送信する通信アンテナをさらに具備する、請求項４４記載の受信器。
【請求項４６】
前記アンテナと接続され、前記ＳＰＳ信号を取得し、少なくとも１つの擬似距離を決定する相関器をさらに具備する、請求項４４記載の受信器。
【請求項４７】
前記パラメータの前記決定は、前記ＳＰＳ受信器から前記遠隔基地局に第１のメッセージを送信することまたは前記遠隔基地局から第２のメッセージを受信することの一方を具備する、請求項４４記載の受信器。
【請求項４８】
ＳＰＳ信号を受信するＳＰＳアンテナと、
前記ＳＰＳアンテナと接続され、前記ＳＰＳ信号を処理し、前記ＳＰＳ信号から少なくとも１つの擬似距離を決定し、前記ＳＰＳ信号からＰＮコードを除去して前記ＳＰＳ信号内の衛星データメッセージの少なくとも一部の第１のレコードを供給し、前記第１のレコードが前記ＳＰＳ受信器において受信されたときの見積もり時間から比較範囲を指定する少なくとも１つのパラメータを決定するプロセッサと、
前記デジタルプロセッサと接続され、前記第１のレコードを遠隔基地局に送信する送信器と、
を具備する衛星位置決めシステム（ＳＰＳ）受信器。
【請求項４９】
前記パラメータの前記決定は、前記ＳＰＳ受信器から前記遠隔基地局へ第１のメッセージを送信すること、または前記遠隔基地局から第２メッセージを受信することの一方を具備する、請求項４８記載のＳＰＳ受信器。
【請求項５０】
モバイル衛星位置決めシステム（ＳＰＳ）受信器において、ＳＰＳに使用する衛星データメッセージに関連した時間を測定するための方法において、前記方法は、
前記モバイルＳＰＳ受信器において、衛星データメッセージの少なくとも一部の第１のレコードを受信し、
前記モバイルＳＰＳ受信器において、前記衛星データメッセージの第２のレコードを受信し、前記第１のレコードと前記第２のレコードは少なくとも部分的に時間が重畳し、
比較範囲を決定し、
前記第１のレコードが前記モバイルＳＰＳ受信器において、受信されたときの見積もり時間から決定された少なくとも前記比較範囲において、前記第１のレコードを前記第２のレコードと比較し、
前記比較から、前記第１のレコードが前記モバイルＳＰＳ受信器において、受信されたときを示す時間を決定する。
【請求項５１】
前記時間が前記第２のレコードから決定できるように前記第２のレコードは日時情報を供給する、請求項５０記載の方法。
【請求項５２】
前記第２のレコードは、基地局から受信される、請求項５１記載の方法。
【請求項５３】
前記モバイルＳＰＳ受信器において、衛星天体暦情報を受信することをさらに具備する請求項５２記載の方法。
【請求項５４】
前記天体暦情報は前記基地局から受信する、請求項５３記載の方法。
【請求項５５】
ＳＰＳ信号を受信し、複数の擬似距離を決定し、前記比較範囲の前記決定は、前記ＳＰＳ受信器から遠隔基地局へ第１のメッセージを送信すること、または前記遠隔基地局から第２メッセージを受信することの一方を具備する、請求項５１記載の方法。
【請求項５６】
前記第１のレコードは、前記衛星データメッセージからＰＮコードを除去することにより得る、請求項５５記載の方法。
【請求項５７】
下記のものを具備するモバイル衛星位置決め（ＳＰＳ）受信器：
ＳＰＳ信号を受信するアンテナ、
前記アンテナと接続され前記ＳＰＳからＰＮコードを除去する復調器、
前記復調器と接続され、前記復調器から受信した衛星データメッセージの少なくとも一部の第１のレコードを決定し、比較範囲を決定するプロセッサ、
通信アンテナ、
前記通信アンテナおよび前記プロセッサと接続され、前記衛星データメッセージの第２のレコードを受信する通信受信器、前記第１のレコードと前記第２のレコードは少なくとも部分的に時間が重畳し、前記プロセッサは、前記第１のレコードが前記モバイルＳＰＳ受信器において受信されたときの見積もり時間から決定される少なくとも前記比較範囲において前記第１のレコードと前記第２のレコードを比較し、前記第１のレコードが受信された時間を決定する。
【請求項５８】
前記時間が前記第２のレコードから決定できるように前記第２のレコードは日時情報を供給する、請求項５７記載のモバイルＳＰＳ受信器。
【請求項５９】
前記第２のレコードは基地局から受信する、請求項５８記載のモバイルＳＰＳ受信器。
【請求項６０】
前記通信受信器は衛星天体暦情報を受信する、請求項５９記載のモバイルＳＰＳ受信器。
【請求項６１】
前記衛星天体暦情報は前記基地局から供給される、請求項６０記載のモバイルＳＰＳ受信器。
【請求項６２】
前記モバイルＳＰＳ受信器は擬似距離を決定する、請求項５８記載のモバイルＳＰＳ受信器。
【請求項６３】
衛星位置決めシステム（ＳＰＳ）に使用する衛星データメッセージに関連した時間の測定を補助するための装置において、前記装置は、衛星データメッセージの少なくとも一部の第１のレコードを比較するのに使用する衛星データメッセージの第２のレコードを送信し、前記第１のレコードを前記第２のレコードと比較するための比較範囲を決定するのに使用されるメッセージを送信する送信器、前記比較は前記第１のレコードが遠隔モバイルＳＰＳ受信器において、受信されたときの見積もり時間に基づく、
を具備する。
【図１Ａ】
【図１Ｂ】
【図２】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図６】
【図７】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図９】
【図１０Ａ】
【図１０Ｂ】
【図１０Ｃ】
【図１０Ｄ】
【図１１Ａ】
【図１１Ｂ】
【図１１Ｃ】
【図１２Ａ】
【図１２Ｂ】
【図１Ｂ】
【図２】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図６】
【図７】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図９】
【図１０Ａ】
【図１０Ｂ】
【図１０Ｃ】
【図１０Ｄ】
【図１１Ａ】
【図１１Ｂ】
【図１１Ｃ】
【図１２Ａ】
【図１２Ｂ】
【公開番号】特開２０１３−７９９６５（Ｐ２０１３−７９９６５Ａ）
【公開日】平成２５年５月２日（２０１３．５．２）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２０１２−２５６１０６（Ｐ２０１２−２５６１０６）
【出願日】平成２４年１１月２２日（２０１２．１１．２２）
【分割の表示】特願２０１２−６９２８７（Ｐ２０１２−６９２８７）の分割
【原出願日】平成１２年３月２２日（２０００．３．２２）
【出願人】（５９５０２０６４３）クゥアルコム・インコーポレイテッド (7,166)
【氏名又は名称原語表記】ＱＵＡＬＣＯＭＭ ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月２日（２０１３．５．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−２５６１０６（Ｐ２０１２−２５６１０６）
【出願日】平成２４年１１月２２日（２０１２．１１．２２）
【分割の表示】特願２０１２−６９２８７（Ｐ２０１２−６９２８７）の分割
【原出願日】平成１２年３月２２日（２０００．３．２２）
【出願人】（５９５０２０６４３）クゥアルコム・インコーポレイテッド (7,166)
【氏名又は名称原語表記】ＱＵＡＬＣＯＭＭ ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ
【Ｆターム（参考）】
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