衛星位置決めシステム信号を得る方法および装置
【課題】ＳＰＳ信号をＳＰＳ衛星から得る時間を減少させる、衛星位置決めシステム信号を得る方法および装置を提供する。
【解決手段】第１のＳＰＳ衛星に対する第１の擬似距離が決定され、ＳＰＳ受信機の近似位置が決定される。第２のＳＰＳ衛星に対する第２のＳＰＳ擬似距離に対する推定擬似距離が第２のＳＰＳ衛星の近似位置および衛星位置から決定される。ＳＰＳ受信機は、推定擬似距離によって決定された距離の第２のＳＰＳ衛星からのＳＰＳ信号を探索する。推定擬似距離は、前記第２のＳＰＳ衛星に対する予め決定された擬似距離に基づかない。近似位置は、いろいろな無線セルサイトの各々の識別をセルラ（あるいはセルベース）電話システムのような無線セルベース通信システム内のオブジェクトに対する近似位置と相関するセルベース情報源から決定される。
【解決手段】第１のＳＰＳ衛星に対する第１の擬似距離が決定され、ＳＰＳ受信機の近似位置が決定される。第２のＳＰＳ衛星に対する第２のＳＰＳ擬似距離に対する推定擬似距離が第２のＳＰＳ衛星の近似位置および衛星位置から決定される。ＳＰＳ受信機は、推定擬似距離によって決定された距離の第２のＳＰＳ衛星からのＳＰＳ信号を探索する。推定擬似距離は、前記第２のＳＰＳ衛星に対する予め決定された擬似距離に基づかない。近似位置は、いろいろな無線セルサイトの各々の識別をセルラ（あるいはセルベース）電話システムのような無線セルベース通信システム内のオブジェクトに対する近似位置と相関するセルベース情報源から決定される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願に対する相互参照 本出願は、ノーマン・エフ・クラスナーによる１９９７年４月２４日に出願された米国特許出願第０８／８４５，５４５号の一部継続出願およびノーマン・エフ・クラスナーによる１９９６年１２月４日出願された米国特許出願第０８／７５９，５２３号の一部継続出願ならびにノーマン・エフ・クラスナーによる１９９６年３月８日出願された米国特許出願第０８／６１２，５８２号の一部継続出願である。
【０００２】
本発明は、グローバルポジショニングシステム（ＧＰＳ）のような衛星位置決めシステム（ＳＰＳ）で使用される衛星から信号を得ることができる受信機に関するものである。
【背景技術】
【０００３】
ＧＰＳ受信機は、通常複数のＧＰＳ（あるいはＮＡＶＳＴＡＲ）衛星から同時に送信される信号の相対到達時間を計算することによってＧＰＳ受信機の位置を決定する。これらの衛星は、いわゆる「天体位置推算表」の衛星位置決めデータならびにクロックタイミングデータの両方をこれらの衛星のメッセージの一部として送信する。ＧＰＳ信号を探索し、得て、複数の衛星のための衛星データを読み取り、このデータからの受信機の位置を計算する処理は、多くの時間を必要とし、しばしば数分を要する。多くの場合、この非常に長い処理時間は、受け入れ難く、さらに超小型化された携帯用途の電池寿命を非常に制限する。さらに、増加された受信感度が必要とされる厳しい妨害条件の下では、この処理時間は著しく増加し得る。
【０００４】
ＧＰＳ受信システムの２つの主要な機能、（１）いろいろのＧＰＳ衛星に対する擬似距離の計算、（２）これらの擬似距離および衛星タイミングデータならびに天体位置推算表データを使用する受信プラットホームの位置の計算、がある。擬似距離は、単に各衛星からの受信信号とローカルクロックとの間で測定された時間遅れである。それとは別に、時間遅れは、各衛星からの送信時間とローカルクロックとの間で測定されてもよい。ここでは、各衛星の位置履歴は、センサに対する衛星からの経路遅延を含むように使用される。時間遅れが光速倍されると、距離として示される擬似距離を得る。ローカルクロック（あるいはクロックバイアス）の時間エラーおよび他の小さいタイミングエラーが確認される場合、擬似距離が真の距離になる。信号探索および取得に関連する本発明の目的のために、擬似距離の前述の定義を受信衛星信号とローカルクロックとの間の時間遅れとして使用する。さらに、ここで関心がある擬似距離は、米国ＧＰＳシステムの場合、Ｃ／Ａコードが１ミリ秒である基本的な擬似ランダム拡散シーケンスのフレーム時間の時間モジュロである。擬似距離は衛星距離とは区別されるべきであることに注目せよ。衛星距離は、衛星からＳＰＳ受信機までの真の距離である。いくつかの場合、この距離は、この距離（例えば、単位はメートル）を光速で割ることによって時間単位で示される。
【０００５】
衛星天体位置推算表データおよびタイミングデータは、一旦獲得され、追跡されると、ＧＰＳ信号から抽出される。前述されるように、この情報を収集することは、通常、比較的長い時間（３０秒〜数分）がかかり、低いエラーレートを得るために良好な受信信号レベルで行われなければならない。本発明は、見えている衛星、好ましくは全ての見えている衛星の擬似距離を迅速に決定する方法に主に関連している。
【０００６】
大部分のＧＰＳ受信機は、擬似距離を計算する相関方法を利用する。これらの相関方法は、一般に実時間で、しばしばハードウェア相関器で実行される。ＧＰＳ信号は、擬似ランダム（ＰＮ）シーケンスと呼ばれる高レート繰り返し信号を含む。民間用途に役立つコードは、Ｃ／Ａコードと呼ばれ、１．０２３ＭＨｚの２進反相レート、すなわち「チッピング」レートおよび１ミリ秒のコード時間の１０２３のチップの繰り返し周期を有する。このコードシーケンスはゴールドコードとして知られる一群に属する。各ＧＰＳ衛星は、固有ゴールドコードを有する信号を放送する。
【０００７】
所与のＧＰＳ衛星から受信された信号に関して、ベースバンドへのダウン変換処理に続いて、相関受信機は、受信信号をこの受信機のローカルメモリ内に含まれる適切なゴールドコードの記憶されたコピーと乗算し、次に信号の存在の表示を得るためにこの積を積分し、ローパスフィルタリングする。この処理は「相関」動作と称される。受信信号に対するこの記憶されたコピーの相対タイミングを逐次調整し、相関出力の大きさあるいは連続出力のセットの平均値を観測することによって、受信機は、受信信号とローカルクロックとの間の時間遅れを決定できる。このような出力の存在の初期決定は「捕捉」と称される。一旦捕捉が生じると、この処理は、ローカル基準のタイミングが高い相関出力を保持するためにわずかな量調整される「トラッキング」フェーズに入る。トラッキングフェーズ中の相関出力は、取り除かれた擬似ランダムコード、あるいは一般的な用語では「逆拡散」を有するＧＰＳ信号とみなすことができる。この信号は、一般的にはＧＰＳ波形に重ね合わされる５０ビット／秒の２進位相偏移変調データ信号に対応するバンド幅を有する狭い帯域である。
【０００８】
特に、受信信号が弱い場合、相関捕捉処理は非常に時間がかかる。これは、相関器がＰＮコードの全ての可能な１０２３の位置にわたって連続的な方法でＰＮフレームエポックを探索しなければならない。捕捉時間を改善するために、大部分のＧＰＳ受信機は、相関ピークのための可能なエポック位置にわたり並列探索を可能にする複数の相関器（一般的には最大１２個まで）を利用する。
【０００９】
米国特許第５，６６３，７３４号の方法の一例に示された他の捕捉方法は、特別の任意の前処理動作および後処理動作とともに多数のＦＦＴ動作を実行することによって比較的高感度および比較的高処理速度をもたらす。この方法では、受信データは、適当な低周波中間周波数にダウン変換され、ディジタル化され、バッファメモリに記憶される。次に、このデータは、一例において、前述のＦＦＴ動作および他の動作を実行するプログラマブルディジタル信号処理ＩＣを使用する際に作動される。実際は、これらの動作は、多数の相関器（数千の相関器）の並列実装を可能にする。さらに、この動作は単一のデータセット、あるいは「ブロック」で実行されるので、この動作は相関器方式に共通な変動信号レベルおよび変化する特性の影響を受けない。
【００１０】
前述のように、ＧＰＳ受信機の第１の任務は、ＧＰＳ受信機が見ることができるＧＰＳの各々の到達時間、あるいは擬似距離を決定することにある。探索される必要がある２つの主要変数、すなわち時間および周波数がある。前述されるように、各ＧＰＳ信号の擬似ランダムフレーム構造は、コードの１０２３のチップにわたって探索し、最初のＰＮフレーム同期を確立することを必要にする。しかしながら、一般に、各ＧＰＳ信号の搬送波の正確な情報は欠けている。通常、これは、搬送波のセットが探索されることも必要であることを意味する。特に、搬送波のエラーは、全ての可能なエポック位置で強い相関出力の欠如を生じ得る。搬送波の不確かさは、３つの要因、すなわち（Ａ）±４ｋＨｚ未満である、衛星に関連するドップラー、（Ｂ）一般的には数百Ｈｚ未満である、受信機プラットホームが動いている場合に受信機プラットホームに関連するドップラー、および（Ｃ）受信機に使用される発振器の特性に応じて、数百Ｈｚから数万Ｈｚに及ぶ可能性があるＧＰＳ受信機の基準発振器（Ｌ．Ｏ．）に関連する周波数エラーによる。通常、未知のキャリアにわたって探索は、相関器あるいは整合フィルタ装置の一貫した積分時間の逆数の何分の一である周波数の増分で行われる。この一貫した積分時間は、任意の検出動作より前に局部的に発生される基準と比較されるＰＮフレーム数に等しい。この数は、一般的には、１〜２０ミリ秒である１〜２０のＰＮフレームの範囲にある。信号の上部に配置された直感的な未知の５０ボーの２進位相偏移変調データ（衛星データメッセージ）の存在は、１データビット時間、すなわち２０ミリ秒にわたる一貫した処理利得を可能にしないので、２０ミリ秒にわたる一貫した積分は通常適切でない。一例として、そのとき受信機が２ミリ秒の一貫した積分時間を使用する場合、未知の周波数にわたる適当なステップは、０．５／２ミリ秒、すなわち２５０Ｈｚである。±１０ｋＨｚの範囲が探索される場合、約８０に等しいステップ数が必要とされる。
【００１１】
一貫した処理に加えて、捕捉受信機が一貫した処理を実行する。すなわち、一貫した相関処理の出力は、二乗検波器あるいは線形検波器で検出され、次に前の出力と合計される。これは改良された感度を可能にする。実際に、著しい閉鎖を有するＧＰＳを検出するために、いくつかの場合に最大１０００の多数の検出後の加算が必要とされ得る。したがって、感度と実行される検出後の積分数との間に明らかなトレードオフがある。単一相関器がＧＰＳ信号を得るために使用される場合、この相関器は１ミリ秒×Ｎｐｒｅｄ×Ｎｐｏｓｔｄ秒の時間休止する、ここで、Ｎｐｒｅｄは集中的に積分されたＰＮフレーム数であり、かつＮｐｏｓｔｄは、検出後加算された数である。高い妨害物の場合、この全積分時間は、わずか１秒であり得る。捕捉受信機は、一般的には、全部で２０４６の可能な時間遅れの間、１０２３のチップ期間にわたって単位が時間である１／２チップ間隔にわたって探索しなければならない。以前に示された例は、多分８０の異なる搬送波が探索されねばならないことを示している。したがって、１６３，６８０の異なる時間周波数のＧＰＳ信号を得るように探索されねばならないかもしれない推測あるいは「ビン」が存在しなければならないかもしれない。したがって、単一の相関器は、今列挙された例で探索を実行するために１６３，６８０秒以上を必要とする（時間周波数ビンおよび８０の周波数ビン毎に１秒休止）。
【００１２】
従来のＧＰＳシステムは捕捉時間に対する感度をトレードオフする。したがって、１ミリ秒の検出前の積分時間が使用され、唯一の検出後積分が使用される場合、８０の周波数ビンの上記状態の場合、全探索時間は１６３．７秒である。これは２分以上である。捕捉時間をさらに減らすために、大部分のＧＰＳ受信機は、探索要件を±２ｋＨｚに減らす安定化発振器を使用し、したがってこれは上記の例に対して５倍も探索範囲を減らす。捕捉時間を減らすことの代替は、前述のように、多数の並列相関器、あるいは整合フィルタ方式を使用することにある。しかしながら、いくつかのＧＰＳ信号は位置の決定を実行するために得ることが必要であることに注目せよ。
【００１３】
たとえどんな捕捉方式が使用されても、全捕捉時間を減らすために探索周波数範囲および／または探索時間範囲を減らすことが望ましい。多数の著者が、探索周波数範囲を減らす方法を検討した（例えば、米国特許第４，４４５，１１８号を参照せよ）。これらは、通常、ＧＰＳ衛星のドップラー周波数の近似情報を有して展開する。これは、通信リンクのような補助的なこのような情報源によって得ることができるかあるいはＧＰＳ受信機が時間および位置の近似情報を有する場合、この情報はこのようなドップラー周波数を計算することによって得ることができる。後者の場合、ＧＰＳ受信機はＧＰＳ衛星そのものによって供給されたいわゆる天体暦データを記憶したと仮定される。このデータは、約１月の期間有効である近似の衛星位置対時間を与える。推定ドップラーの場合さえ、ＳＰＳ信号を得るのに必要とされる探索時間はしばしば今までどおり長い。いろいろの手段が、ローカル周波数基準の不確かさを減らすために使用されてもよい。これは、特別の高い安定性のあるいは校正された発振器等を使用してＧＰＳ受信機への外部伝送を介してこの基準を安定化することを含む。発振器の不安定性によるエラーは全ての衛星信号に共通であることに注目すべきである。したがって、一旦第１の信号が得られると、主要な周波数の不安定性源としての局部発振器を除去することは通常容易である。
【００１４】
ＳＰＳ受信機において、初期のＳＰＳ信号捕捉中ＰＮエポックにわたる探索範囲、すなわち受信されたＧＰＳ信号の１０２３の可能なチップ位置にわたる探索を制限することが望ましい。これは、受信機が最近（例えば、数秒以内）ＧＰＳ信号を失った後、受信機がＧＰＳ信号を再獲得しなければならない再捕捉の場合と対比されるべきであることに注目する。この場合、ＧＰＳ受信機は、最後に決定されたＰＮエポックの近傍の範囲内でＰＮエポックの距離を単に探索する。ほとんどＧＰＳの概念が最初に作り出されたので、再捕捉戦略はＧＰＳ受信機の通常の動作の一部であった。
【発明の概要】
【００１５】
本発明は、ＳＰＳ衛星からの捕捉時間を減少させるいろいろの方法および装置を提供する。本発明の方法の例では、ＳＰＳ受信機の近似位置が決定される。特定のＳＰＳ衛星に対する推定擬似距離は、特定のＳＰＳ衛星の時刻、近似位置および衛星位置情報から決定される。次に、ＳＰＳ受信機は、推定擬似距離によって決定された距離の特定のＳＰＳ衛星からのＳＰＳ信号を探索する。一般的には、この方法は、特定のＳＰＳ衛星から最初にＳＰＳ信号を得るために探索時間を減らす。本発明の１つの特定の例では、近似位置は、いろいろの無線セルサイトの各々の識別をセルラ電話システムのような無線セルベース通信システムの無線セルサイトによってサービスされるセル内のオブジェクトに対する近似位置と相関するセルベース情報源から決定される。
【００１６】
本発明の他の特定の例では、サーバシステムは、推定擬似距離を決定し、これらの推定擬似距離を移動ＳＰＳ受信機に送信させることによって移動ＳＰＳ受信機を助ける。このサーバは、無線セルベース通信システムを通して移動ＳＰＳ受信機に結合されてもよい。
【００１７】
本発明の他の例では、ＳＰＳ衛星から信号を得る時間は、ＳＰＳ信号のフレーム時間（例えば、米国のＧＰＳシステムの場合は１ミリ秒）よりよい精度の時刻を決定し、ＳＰＳ衛星からの推定距離（あるいは信号進行時間）を（所与の時間に所与の近似位置に対して）指定する数式のセットを得ることによって減らしてもよい。時刻および数式は、探索がＳＰＳ衛星からＳＰＳ信号を得るように実行されてもよい推定擬似距離を決定する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、本発明と併用されてもよいＳＰＳ受信機の例を示している。
【図２】図２は、本発明の一例による制限されたＰＮ探索距離の絵で表した図である。
【図３】図３は、本発明による方法の例を示すフローチャートを示す。
【図４】図４は、本発明と併用されてもよい無線セルベース通信システムの例を示している。
【図５】図５は、本発明の１例によるＳＰＳ補助データを移動ＳＰＳ受信機に供給するために使用されてもよい位置探知サーバの例を示している。
【図６】図６は、位置探知サーバと併用されてもよいＳＰＳ受信機の例を示す。
【図７】図７は、図４に示された位置探知サーバと併用されてもよい基準ＧＰＳ受信機の例を示す。
【図８】図８は、本発明の一態様により使用されてもよいセルベース情報源の例を示している。
【図９】図９は、位置探知サーバが本発明の一例によりＳＰＳ補助情報を供給する本発明による他の方法を示すフローチャートである。
【図１０】図１０は、本発明のいろいろの例による探索時間を減らす他の方法を示す表である。これらの方法も組み合わせて使用されてもよい。
【詳細な説明】
【００１９】
本発明は、ＳＰＳ信号をＳＰＳ衛星から得る時間を減少させるいろいろの方法および装置を提供する。下記の説明および図は、本発明の実例であり、本発明を限定するものとして解釈されるべきでない。多数の特定の詳細は本発明の完全な理解を与えるように説明されている。しかしながら、ある種の例では、周知あるいは従来の詳細な事項は、詳細な本発明を不必要にあいまいにしないために説明されていない。
【００２０】
図１は、本発明と併用されてもよいＧＰＳ受信機のようなＳＰＳ受信機の例を示す。この受信機１０１は、ＳＰＳ信号を受信するアンテナ１０２を含んでいる。アンテナ１０２からのＳＰＳ信号は、この信号を増幅する低雑音増幅器１０４に供給される。この信号は、次に局部発振器１０８によってクロックされるミキサ１０６に供給される。このミキサ１０６は、中間周波数段１１０によって処理され、相関器システム１１２に供給されるダウン変換されたＳＰＳ信号を発生する。この相関器システム１１２はＳＰＳナビゲーションコンピュータ１１４に結合される。このＳＰＳナビゲーションコンピュータ１１４は、ＳＰＳ信号が得られ、追跡され、次に衛星天体位置推算表データがＳＰＳ受信機の位置を決定するためにＳＰＳ信号から読みとられるように、一般的には相関器システム１１２および局部発振器１０８の動作を制御している。この受信機１０１は、例えば、ＳＰＳ信号をこの衛星から得る時間を減らすために特定の衛星に対する推定擬似距離を使用することによって本発明により使用されてもよい。一般的には、このようなＳＰＳ受信機は、後述されるように位置補助情報あるいは時刻情報を受信する通信受信機を含み、この情報は、次に本発明によりこの情報を使用し、探索時間を減らし、ＳＰＳ信号をＳＰＳ衛星から得るＳＰＳナビゲーションコンピュータ１１４に供給される。本発明は、異なる受信機アーキテクチャを有し、例えば従来の相関器受信機システムを含むＳＰＳ受信機、畳み込みアルゴリズムを有するディジタル信号プロセッサを有する受信機（例えば、米国特許第５，６６３，７３４号を参照）、整合フィルタを使用する受信機（例えば、１９９８年２月１１日に出願された係属中の米国特許出願第０９／０２１，８５４号を参照）、高並列相関を使用する受信機（例えば、１９９８年５月２９日に出願された係属中の米国特許出願第０９／０８７，４３８号を参照；１９９７年１０月３０日に公表されたＰＣＴ国際公表第ＷＯ９７／４０３９８号も参照）と併用されてもよい。
【００２１】
擬似距離を探索する時間を減らすために直観的な情報を利用する２つの主要な方式が後述される。第１の方式では、正確な時刻情報は、探索の範囲を制限するために接近したユーザおよび衛星位置の情報と結合される。第２の場合、近似時刻情報だけが利用可能である。それから、第１の衛星信号を探索する範囲は制限されなくて、全部探索されねばならない（１秒のＰＮフレーム期間にわたる）。その後の擬似距離探索は、第１の受信信号＋近似ユーザ位置および衛星位置に対するユーザ位置および衛星位置の探索範囲を制限するように決定された擬似距離を使用できる。この後者の場合が第１の場合の後に下記により詳細に述べられる。
【００２２】
ＳＰＳ受信機は、前述のように、従来の技術により１つのＳＰＳ信号を得たと仮定する。ＳＰＳ受信機が、例えば、半径１０マイルの範囲内の受信機の位置、例えば１秒の精度の時刻、例えば天体暦によって供給される近似衛星位置の近似情報を有すると仮定する。受信信号が十分強いならば、時間情報は６秒の期間（１サブフレーム）内の第１の受信信号から得ることができる。近似位置は、前の位置決定あるいは位置（例えば、都市および都市の周囲の制限位置）の一般的な情報、もしくは例えば後述される例におけるような通信リンクを通して受信機に供給される補助情報から得ることができる。
【００２３】
近似位置を使用することによって探索範囲を制限することができる。ＳＰＳ受信機は、３次元位置決定に対して４つのＳＰＳ信号および２次元位置決定に対して３つの信号を得なければならない。ＰＮエポックが時間Ｔ１モジュロ１ミリ秒（ＰＮコードが１ミリ秒毎に繰り返される）にあると仮定する。今第２の衛星の探索が進行していると仮定する。受信機の地理的位置が正確に知られている場合、Ｔ１に対する受信機のＰＮエポックは高精度であると知られている。残りのエラー源は時刻および衛星位置エラーであるので、これはこの事例である。これらの２つのエラーを考察する。時刻エラーは衛星位置エラーを生じる。ＧＰＳ衛星のドップラーは一般的には２７００ナノ秒／秒未満である。したがって、２つのＧＰＳ衛星間の最大ドップラー差は約±５．４マイクロ秒／秒未満である。したがって、１秒の時間エラーに関して、２つのＰＮエポック間で生じるエラーは、±５．４マイクロ秒、あるいは±６チップ未満である。いま、衛星位置エラーを考察する。このエラーが半径方向に２マイル未満である場合、位置エラーに関連する最大時間エラーは、光が２マイルを進行する時間、すなわち約１０マイクロ秒に対応する時間エラーである。したがって、この例では、衛星位置エラーが支配する。これらの２つのエラーを一緒に合計する場合、±１５．４ミリ秒の最大差分時間エラーが生じることが分かる。これは約±１５．４チップの範囲に対応し、多くの場合、非常に小さい。したがって、上記の環境下では、約１０２３／（２×１５．４）＝３３．２倍も探索範囲を狭くすることができる。さらに、第２の衛星に対する予想されたＰＮエポックで開始する探索を蛇行するように行うことによって、平均でこの探索時間をなおさら減らすことができる。この改良された速度は、第１の衛星以外のＧＰＳ衛星の全ての信号に対する全探索および捕捉時間が第１の衛星に対する全探索および捕捉時間よりもかなり大きいべきでなく、しばしばより小さいべきであるほどのものである。本発明の例は図２に絵で示されている。
【００２４】
この図の「パルス」１３３、１３４および１３８の各々は、衛星手段の信号のエポックの到達時間を示している。大きな垂直線１３１および１３２は、（受信機の）局部的に発生されたＰＮ信号のＰＮエポックを示している。時間Ｔ1１３６は、受信機によって測定され、基準ＰＮエポック１３１に対して第１のＳＶ信号の測定到達時間に基づいている。一旦Ｔ1が決定されると、第２の衛星信号の推定到達時間を推量できる。これはオフセットδＴｎｏｍ１３７として示される。δＴｎｏｍは、式（Ｒ２−Ｒ１）／ｃによって計算される、ここで、Ｒ１は、地球上の推定受信機位置から第１のＧＰＳ衛星までの推定距離であり、Ｒ２は、地球上の推定受信機位置から第２のＧＰＳ衛星までの推定距離であり、両方共推定時刻を使用し、ここで、ｃは光速である。前述のように、推定ＧＰＳ衛星位置、推定時刻および推定受信機位置はある程度まで全てエラーであり、主要なエラーは通常受信機位置に関連している。位置Ｔ1＋δＴｎｏｍの周りのこのエリア１３５は、これらのエラーによる第２の衛星からのＰＮエポックの到達時間の不確かさを示している。これは範囲あるいは領域Ｅとしても示されている。前述のように、これは、一般的には約１０マイクロ秒であってもよい。領域Ｅだけが第２のＳＶ擬似距離を探索する必要があるので、探索時間の大きな削減が隣接ＰＮエポック間の到達時間の探索に対して行われることが明らかである。
【００２５】
図３は、前述された有効な方法の一例の擬似距離を得る際のステップを示すフローチャートである。この処理は、ステップ１６１の第１のＧＰＳ信号の捕捉および第１の信号を送信している対応する衛星に対する擬似距離の決定で開始する。一旦これが完了されると、時刻は、衛星データメッセージをこの信号から読み取るかあるいは外部源から受信機に送信されたこのようなデータを有することによって得られてもよい。それとは別に、この受信機は、経過時間カウンタを使用して適切な時刻の推定値を保有していてもよい。この受信機は、ステップ１６３で、近似ユーザ位置および衛星位置情報を過去に収集された記憶情報からあるいは通信リンク（あるいは手動入力さえ）を介するこのような情報の伝送を介してのいずれかから近似ユーザ位置および衛星位置情報を引き出す。この情報から、推定擬似距離（モジュロ１ミリ秒期間）は、ステップ１６５で推定され、この推定のエラーの範囲（例えば、エラー距離）は、受信機位置、時刻のエラー、および衛星位置情報の品質に基づいてステップ１６７で推量される。次に、受信機は、推定擬似距離±エラー距離に等しい可能な擬似距離の制限範囲をステップ１６９で探索する。通常、初期の捕捉では、推定擬似距離は、特定のＳＰＳ衛星に対する予め決定された擬似距離に基づかない。全ての衛星が捕捉されるまで、この処理は、通常ステップ１７１で全ての衛星に対して繰り返される。一旦３つの衛星信号が得られると、受信機の位置エラーを大いに減少させる２次元位置決定を通常計算できることに注目せよ。したがって、この情報は、その後のＳＶに対する擬似距離領域をさらに減少させるために使用できる。
【００２６】
局部発振器の不安定性によるエラーが第１の衛星の捕捉時間を支配しない場合、上記の方式は特に有利である。したがって、探索時間は、衛星ドップラーおよびもちろん未知ＰＮエポックにわたる探索によって支配される。したがって、前述された方式は、Ｍに近づく量だけ全衛星の捕捉時間を潜在的に減らすことができる。ここで、Ｍは捕捉される衛星の数である。さらに、本発明のいろいろの方法および装置は、１９９６年３月８日に出願された係属中の米国特許出願第０８／６１２，５８２号および１９９６年１２月４日に出願された係属中の米国特許出願第０８／７５９，５２３号（これらの出願の両方とも引用文献としてここに組み込まれている）に記載されているこれらの技術のように、ＧＰＳ信号を得るために使用される安定した局部発振器信号を供給する技術と併用されてもよい。
【００２７】
前述の方法は、第２の信号およびその後の信号を得る時間を劇的に減少させるが、第１の衛星信号を得る時間を減少させない。上記に列挙された例では、その後のＧＰＳ信号は、第１の時間の１／３３で得られる。したがって、捕捉時間Ｄを必要とされる第１の信号および６つの信号全てが得られるべきである場合、簡単な探索が実行されるならば、全捕捉時間は、（１＋５／３３）Ｄ対６Ｄであり、５．２１倍の節約である。多数の場合、第１の信号がより迅速に得ることができる場合、非常に十分な改善を行うことができる。これは、ＧＰＳ受信機で絶対時間（例えば、１００マイクロ秒エラー未満）の若干の正確な情報を必要とする。これは、しばしば時間伝達機構によって行うことができる。ここで、受信機が受信機の位置および近似衛星位置情報（衛星天体暦）の近似情報を有しているものと仮定する。
【００２８】
このような時間伝達機構は、外部源からＧＰＳ受信機への補助通信リンクによって可能である。これの多数の場合がある。第１の例は、約１マイクロ秒に対して正確であるタイミング情報＋セルラ基地局からセルラ電話までの任意の伝搬遅延および電話それ自体内にある信号処理遅延をもたらすＩＳ-９５のＣＤＭＡスペクトラム拡散セルラ電話規格である。比較的長いパス遅延を示すセルサイトから電話までの５マイルの距離は約２６マイクロ秒の時間遅れを生じる。ＧＰＳ受信機が１３マイクロ秒の平均パス遅延をとる場合、±１３マイクロ秒のエラーが生じる。最悪の場合、このようなシステムの伝達エラーが約±２０マイクロ秒以下に保持できると仮定することは妥当である。全ＰＮフレーム持続時間は１ミリ秒であるので、標準相関器システムが使用される場合、これは、第１の衛星の探索時間を２６倍も減少させる。さらに、前述の例を使用すると、時間探索が全然制限のない約Ｄ／２６＋５Ｄ／３３すなわち０．１９Ｄ対６Ｄの全探索時間を得る、すなわち３１．６倍の節約となる。絶対時間だけが使用可能である場合、これはおよそ必要とされる１／６の探索時間である。
【００２９】
他の時間伝達機構は特別の場合に使用可能であり得る。専用通信リンクは、タイミング信号をローカルエリアに供給するように確立されてもよい。ＷＷＷおよびその変形のようなある種の放送信号は、タイミング信号を供給するが、これらの信号の精度は捕捉時間の著しい削減を可能にするほど十分でないかもしれない。多数の付加的ＣＤＭＡセルラシステムは、世界中に及ぶ規格として現在提案され、これらのシステムのいくつかは時間伝達機構に組み込んでもよい。
【００３０】
上記の説明では、高精度の時刻（例えば、１００マイクロ秒未満）は、第１の擬似距離を明白に得るように衛星位置の近似位置および衛星位置の情報とともに使用された。したがって、他の擬似距離は、この第１の擬似距離からの時間オフセットおよび近似衛星位置の計算によって得られる。もちろん、各受信衛星信号に対応する各擬似距離を別々に処理し、したがって他のものに関係なく各擬似距離を探索できる。しかしながら、特に絶対時間のエラーが支配する場合、これは不必要な探索時間がかかる。例えば、絶対時間が５０マイクロ秒だけエラーであると仮定し、全ての他のエラー（例えば、近似位置エラー）源が２０マイクロ秒であると仮定する。したがって、第１の擬似距離の探索は、少なくとも７０マイクロ秒の範囲にわたる探索を必要とする。そのとき第２の擬似距離を別々に探索した場合、この擬似距離は７０マイクロ秒以上の探索範囲を再び必要とする。しかしながら、第１の擬似距離の位置に対して、第２の擬似距離の探索の範囲は２０マイクロ秒である。他の方法を述べると、第１の擬似距離の探索は、受信機のローカルクロックに対して、５０マイクロ秒タイミングエラーだけ探索範囲を減少した。したがって、その後の探索は探索範囲のこの削減を利用できる。
【００３１】
本発明の他の実施形態はサーバシステムを使用する。いくつかの移動ＧＰＳシステムは遠隔サーバとともに作動する。一般的には、移動ＧＰＳ受信機は、擬似距離を計算し、位置の最終計算のためにこれらをサーバに送信する。このセットアップは、受信機がＧＰＳ衛星データメッセージを読み取る必要がないので、増加される受信機感度に対して、かなり高い受信信号対雑音比を必要とする課題を許す。この場合、サーバとの通信によって、サーバは、ＧＰＳ受信機の探索範囲を制限するのに役立つ情報をＧＰＳ受信機に供給できる。米国特許第５，６６３，７３４号は、サーバおよび移動ＧＰＳ受信機を含むシステムを記載している。動作のフローチャートは、サーバが探索される第１の信号に対して全ＳＶ信号の推定擬似距離を計算することを除いて、丁度図３におけるように進行できる。すなわち、図３の処理ブロック１６３、１６５および１６７の動作はサーバで実行される。ＧＰＳ受信機に接近しているかさもないとＧＰＳ受信機の近似位置を知っていると仮定されるサーバは時刻、近似ユーザ位置および衛星位置情報を知っているので、これを行うことができる。したがって、サーバは、探索される第１のＧＰＳのＳＶ信号に対する推定擬似距離をＧＰＳ受信機に送信できる。図３の動作が完了された後、ＧＰＳ受信機は、位置計算を完了するサーバに時間タグ擬似距離を送信する。この後者の時間タグ付けは、約数ミリ秒の精度であるだけが必要であり、最終位置計算を正確に実行することが必要とされる。この時間タグ付けは必要とされるので、擬似距離が測定される場合、ＧＰＳ衛星の近似位置は既知である。さらに、この時間タグ付けは、ＣＤＭＡセルラネットワークで使用可能である受信信号のような受信信号をＧＰＳ受信機で使用して行うことができる。
【００３２】
図４は、その各々が特定の地理的な地域あるいは位置にサービスするように設計される複数のセルサイトを含むセルベース通信システム１０の例を示している。このようなセルラベースあるいはセルベース通信システムの例は、セルベース電話システムのような当該技術分野で周知である。セルベース通信システム１０は、その両方がセルサービスエリア１１内にあるように規定される２つのセル１２および１４を含んでいる。さらに、このシステム１０はセル１８および２０を含む。対応するセルサイトおよび／またはセルラサービスエリアを有する複数の他のセルも、セルラ交換局２４およびセルラ交換局２４ｂのような１つあるいはそれ以上のセルラ交換局に結合されたシステム１０に含めてもよいことが分かる。
【００３３】
セル１２のような各セル内には、図４に示された受信機１６のような移動ＧＰＳ受信機と無線通信媒体を介して通信するように設計されるアンテナ１３ａを含むセルサイト１３のような無線セルサイト、あるいはセルラサイトがある。ＧＰＳ受信機および通信システムを有するこのような結合システムの例は、図６に示され、ＧＰＳアンテナ７７および通信システムアンテナ７９の両方を含んでもよい。
【００３４】
各セルサイトはセルラ交換局に結合される。図４では、セルサイト１３、１５および１９は、接続部１３ｂ、１５ｂおよび１９ｂそれぞれを通して交換局２４に結合され、セルサイト２１は接続部２１ｂを通して異なる交換局２４ｂに結合される。これらの接続部は、それぞれのセルサイトとセルラ交換局２４および２４ｂとの間のワイヤ線接続部である。各セルサイトは、セルサイトによってサービスされる通信システムと通信するアンテナを含む。１例では、セルサイトは、セルサイトによってサービスされるエリアの移動セルラ電話と通信するセルラ電話サイトであってもよい。セル４に示された受信機２２のような１つのセル内の通信システムは、妨害物（あるいはセルサイト２１が受信機２２と通信できない他の理由）によりセル１８のセルサイト１９と実際通信してもよいことが認識される。
【００３５】
本発明の典型的な実施形態では、移動ＧＰＳ受信機１６は、ＧＰＳ受信機および通信システムの両方が同じハウジングの中に囲まれるようにＧＰＳ受信機と一体とされるセルベース通信システムを含む。これの１つの例は、共通回路をセルラ電話トランシーバと共有する一体ＧＰＳ受信機を有するセルラ電話である。この結合システムがセルラ電話システムのために使用される場合、伝送が受信機１６とセルサイト１３との間に生じる。したがって、受信機１６からセルサイト１３への伝送は、接続部１３ｂを介してセルラ交換局２４に伝搬され、セルラ交換局２４によってサービスされるセルの他のセルラ電話あるいは接続部（一般的にはワイヤ接続）を介して陸上固定電話システム／ネットワーク２８を介する他の電話のいずれかに伝搬される。用語ワイヤ接続は、光ファイバおよび銅ケーブル布線等のような他の非無線接続部を含んでいる。受信機１６と通信している他の電話からの伝送は、接続部１３ｂおよびセルサイト１３を通してセルラ交換局２４から伝達され、従来のような方法で受信機１６に戻される。
【００３６】
遠隔データ処理システム２６（いくつかの実施形態では、ＧＰＳサーバあるいは位置探知サーバとして呼ばれてもよい）は、システム１０に含められ、一つの実施形態では、ＧＰＳ受信機によって受信されたＧＰＳ信号を使用して移動ＧＰＳ受信機の位置を決定するために使用される。ＧＰＳサーバ２６は、接続部２７を通して陸上固定電話システム／ネットワーク２８に結合されてもよく、接続部２５を通してセルラ交換局２４にも任意に結合されてもよく、接続部２５ｂを通して交換局２４ｂにも任意に接続されてもよい。接続部２５および２７は無線でもよいけれども、接続部２５および２７は一般的にはワイヤ接続部であることが分かる。システム１０の任意の構成要素として示されるのは、ネットワーク２８を通してＧＰＳサーバ２６に結合される他のコンピュータシステムからなってもよい問い合わせ端末２９である。この問い合わせ端末２９は、セル中の１つの特定のＧＰＳ受信機の位置に対するリクエストをＧＰＳサーバ２６に送信してもよく、それはそのときＧＰＳ受信機の位置を決定し、この位置を問い合わせ端末２９に送り返すためにセルラ交換局を通して特定の通信システム／ＧＰＳ受信機との対話を開始する。他の実施形態では、ＧＰＳ受信機に対する位置決定は位置ＧＰＳ受信機のユーザによって開始されてもよい。すなわち、例えば、移動ＧＰＳ受信機のユーザは、統合セル電話の９１１を押し、移動ＧＰＳ受信機の位置で緊急状態を指示してもよく、これはここに記載されたように位置処理を開始してもよい。
【００３７】
セルラベースあるいはセルベース通信システムが１つ以上の送信機を有する通信システムであり、その各々が時間のいかなる瞬時にも予め規定される異なる地理的なエリアに役立つことが注目されるべきである。一般的には、カバーされるエリアは特定のセルラシステムによって決まるけれども、各送信機は、２０マイル未満の地理的な半径を有するセルに役立つ無線送信機である。セルラ電話、ＰＣＳ（個人通信システム）、ＳＭＲ（専用移動無線）、一方向および双方向ページャシステム、ＲＡＭ、ＡＲＤＩＳ、および無線パケットデータシステムのような多数の種類のセルラ通信システムがある。一般的には、所定の地理的なエリアはセルと呼ばれ、複数のセルは、まとめられ、図４に示されたセルラサービスエリア１１のようなセルラサービスエリアになり、これらの複数のセルは、接続部を陸上固定電話システムおよび／またはネットワークに与える１つあるいはそれ以上のセルラ交換局に結合される。サービスエリアは、しばしば課金目的のために使用される。したがって、それは２つ以上のサービスエリアのセルが１つの交換局に接続される場合であってもよい。例えば、図４では、セル１および２はサービスエリア１１にあり、セル３はサービスエリア１３にあるが、全て３つが交換局２４に接続される。それとは別に、時にはそれは、１つのサービスエリア内のセルが特に人口が密集したエリアの異なる交換局に接続された場合がある。一般に、サービスエリアは、互いに接近した地理的に近接した範囲内のセルの集合として規定される。上記の説明に合う他の種類のセルラシステムは、セルラ基地局あるいはセルサイトが一般的には地球の軌道を回る衛星である衛星ベースである。これらのシステムでは、セルセクタおよびサービスエリアは時間の関数として移動する。このようなシステムの例は、イリジウム、グローバルスター、オルブコム、およびオデッセイを含む。
【００３８】
図５は、図４のＧＰＳサーバ２６として使用されてもよいＧＰＳサーバ５０の例を示している。図５のＧＰＳサーバ５０は、フォールトトレラントディジタルコンピュータシステムであってもよいデータ処理装置５１を含む。ＳＰＳサーバ５０は、モデムあるいは他の通信インタフェース５２およびモデムあるいは他の通信インタフェース５３およびモデムあるいは他の通信インタフェース５４も含んでいる。これらの通信インタフェースは、ネットワーク６０、６２、および６４として示される３つの異なるネットワーク間で図５に示された位置探知サーバへあるいはこの位置探知サーバから情報を交換するための連結性をもたらす。このネットワーク６０は、セルラ交換局および／あるいは陸上固定電話システム交換機あるいはセルサイトを含む。したがって、このネットワーク６０は、セルラ交換局２４および２４ｂおよび陸上固定電話システム／ネットワーク２８およびセルラサービスエリア１１ならびにセル１８および２０を含むものとみなすことができる。このネットワーク６４は、その例が一般的には９１１の緊急電話呼び出しに応答する制御センターである公衆安全応答ポイント（ＰＳＡＰ）である図４の問い合わせ端末２９を含むものとみなすことができる。問い合わせ端末２９の場合、この端末は、位置情報をセルベース通信システムのいろいろなセルにある指定移動ＳＰＳ受信機から得るためにサーバ２６に問い合わせをするために使用されてもよい。この場合、位置探知動作は、移動ＧＰＳ受信機のユーザ以外の誰かによって開始される。セルラ電話を含む移動ＧＰＳ受信機からの９１１の電話呼の場合、位置探知処理はセルラ電話のユーザによって開始される。図４のＧＰＳ基準ネットワーク３２を示すネットワーク６２は、差分ＧＰＳ補正情報および衛星天体位置推算表データを含むＧＰＳ信号データもデータ処理装置に供給するように設計されたＧＰＳ基準受信機であるＧＰＳ受信機のネットワークである。サーバ５０が非常に大きな地理的なエリアに役立つ場合、任意のＧＰＳ受信機５６のようなローカルの任意のＧＰＳ受信機は、このエリア中で移動ＳＰＳ受信機が見える所にある全ＧＰＳ衛星を観測できなくてもよい。したがって、ネットワーク６２は、衛星天体位置推算表データを含む衛星メッセージデータを収集し、供給し、本発明により広いエリアにわたって差分ＧＰＳ補正データを供給する。
【００３９】
図５に示されるように、大容量記憶装置５５はデータ処理装置５１に結合される。一般的には、大容量記憶装置５５は、擬似距離を図４の受信機１６のような移動ＧＰＳ受信機から受信された後、ＧＰＳ位置計算を実行するソフトウェアための記憶装置を含む。これらの擬似距離は、通常セルサイトおよびセルラ交換局およびモデムあるいは他のインタフェース５３を通して受信される。大容量記憶装置５５は、少なくとも１つの実施形態では、モデムあるいは他のインタフェース５４を通してＧＰＳ基準ネットワーク３２によって供給される衛星天体位置推算表データを含む衛星メッセージデータを受信し、使用するために使用されるソフトウェアも含む。大容量記憶装置５５は、一般的には、セルサイト識別子のようなセルオブジェクト情報を記憶するデータベース、および一般的には特定のセルサイトと無線通信している移動ＳＰＳ受信機に対する推定位置である対応する近似位置も含む。このセルオブジェクト情報および対応する位置は、その例が図８に示され、さらに後述されるセルベース情報源である。
【００４０】
本発明の典型的な実施形態では、図４のＧＰＳ基準ネットワーク３２（図５のネットワーク６２として示される）がＧＰＳ基準ネットワークのいろいろな基準受信機が見えている所にある衛星から生衛星データメッセージを供給するのと同様に差分ＧＰＳ情報を供給するとき、任意のＧＰＳ受信機５６は必要ない。サーバ支援モード（サーバが補助データを移動ＳＰＳ受信機に供給する）では、モデムあるいは他のインタフェース５４を通してネットワークから得られる衛星メッセージデータは、通常、移動ＧＰＳ受信機に対する位置情報を計算するために移動ＧＰＳ受信機から得られる擬似距離と従来のように併用されることが分かる。インタフェース５２、５３および５４は各々、データ処理装置をネットワーク６４の場合に他のコンピュータシステムに、ネットワーク６０の場合にセルラベース通信システムに、およびネットワーク６２のコンピュータシステムのような伝送システムに結合するモデムあるいは他のコンピュータシステムであってもよい。一実施形態では、ネットワーク６２は地理的な地域にわたって分散されるＧＰＳ基準受信機の分散された集合を含むことが分かる。セルラベースシステムを通して移動ＧＰＳ受信機と通信しているセルサイトあるいはセルラサービスエリア近くの受信機から得られる差分補正ＧＰＳ情報は、移動ＧＰＳ受信機の近似位置に適切である差分ＧＰＳ補正情報を供給する。
【００４１】
図６は、ＧＰＳ受信機および通信システムトランシーバを含む一般化された結合システムを示している。一例では、通信システムトランシーバは、セルラ電話（ときにはセル電話あるいはＰＣＳ電話とも呼ばれる）である。システム７５は、アンテナ７７を有するＧＰＳ受信機７６と通信アンテナ７９を有する通信受信機７８とを含んでいる。ＧＰＳ受信機７６は、図６に示された接続部８０を通して通信トランシーバ７８に結合される。本発明の例による動作の１つのモードでは、通信システムトランシーバ７８は、アンテナ７９を通して近似ドップラーおよび推定擬似距離情報を受信し、この近似ドップラーおよび推定擬似距離情報をリンク８０によりＧＰＳ受信機７６に供給し、それはＧＰＳ信号をＧＰＳアンテナ７７を通してＧＰＳ衛星から受信することによって擬似距離決定を実行する。次に、決定された擬似距離は、通信システムトランシーバ７８を通して図４に示されたＧＰＳサーバのような位置探知サーバに送信される。一般的には、通信システムトランシーバ７８は、アンテナ７９を通して信号をセルサイトに送信する。このセルサイトは、次にこの情報を転送し、図４のＧＰＳサーバ２６のようなＧＰＳサーバに戻す。このシステムのためのいろいろな受信機の一例は当該分野で公知である。例えば、米国特許第５，６６３，７３４号は、改良されたＧＰＳ受信機システムを利用する結合されたＧＰＳ受信機および通信システムの一例を示している。結合されたＧＰＳおよび通信システムの他の例は、１９９６年５月２３日に出願された係属中の出願第０８／６５２，８３３号に示される。ＧＰＳ受信機のいろいろの異なるアーキテクチャは、本発明と併用されてもよい。すなわち、本発明のいろいろの例は、従来の単一あるいは並列のチャネル相関器ＳＰＳ受信機、ディジタル信号プロセッサを相関アルゴリズムと併用するＳＰＳ受信機（例えば、米国特許第５，６６３，７３４号を参照）、整合ファイルを使用するＳＰＳ受信機（例えば、出願がこれによって引用文献としてここに組み込まれる、１９９８年２月１１日に出願された係属中の米国特許出願第０９／０２１，８５４号を参照）および上記に参照された受信機のような高い並列相関システムを使用するＳＰＳ受信機と併用されてもよい。図６のシステムならびにＳＰＳ受信機を有する多数の他の通信システムは、本発明のＧＰＳ基準ネットワークあるいはネットワークの一部でないＳＰＳサーバ（例えば、サーバに時間情報および衛星位置情報を供給する基準ＧＰＳ受信機を有するセルサイトのサーバ）とともに作動するように本発明の方法と使用されてもよい。
【００４２】
図７は、ＧＰＳ基準局のための１つの実施形態を示している。各基準局がこのように構成され、通信ネットワークあるいは通信媒体に結合されてもよいことが分かる。一般的には、図７のＧＰＳ基準局９０のような各ＧＰＳ基準局は、ＧＰＳ信号をアンテナ９１が見えている所にあるＧＰＳ衛星から受信するＧＰＳアンテナ９１に結合される二重周波数ＧＰＳ基準受信機９２を含む。ＧＰＳ基準受信機は当該技術分野で周知である。本発明の一実施形態によるＧＰＳ基準実施形態９２は、少なくとも２つの種類の情報を受信機９２からの出力として供給する。擬似距離出力９３は、プロセッサ・ネットワークインタフェース９５に供給され、これらの擬似距離出力は、ＧＰＳアンテナ９１が見えている所にあるこれらの衛星に対する擬似距離補正を従来のように計算するために使用される。このプロセッサ・ネットワークインタフェース９５は、当該技術分野で周知であるようなＧＰＳ基準受信機からデータを受信するインタフェースを有する従来のディジタルコンピュータシステムであってもよい。このプロセッサ９５は、一般的にはＧＰＳアンテナ９１が見えている所にある各衛星に対する適切な擬似距離補正を決定するために擬似距離データを処理するように設計されたソフトウェアを含んでいる。次に、これらの擬似距離補正は、ネットワークインタフェースを通して他のＧＰＳ基準局も結合された通信ネットワークあるいは媒体９６に送信される。ＧＰＳ基準受信機９２は衛星メッセージデータ出力９４も供給する。このデータは、次にこのデータを通信ネットワーク９６上に送信するプロセッサ・ネットワークインタフェース９５に供給される。
【００４３】
衛星メッセージデータ出力９４は、一般的には各ＧＰＳ衛星から受信された実際のＧＰＳ信号の符号化された生の５０ボーナビゲーションデータである。そのようなとき、情報内容は、高精度衛星位置式（天体位置推算表方程式と呼ばれる）と、全ての衛星に対する近似衛星位置情報と、クロックエラーモデルと、時刻と、他の情報とを含んでいる。この衛星メッセージデータは、ＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号の５０ビット／秒データストリームとして放送され、ＧＰＳのＩＣＤ-２００ドキュメントに非常に詳述されるナビゲーションメッセージとも呼ばれる。このプロセッサ・ネットワークインタフェース９５は、この衛星メッセージデータ出力９４を受信し、実時間あるいは近実時間で通信ネットワーク９６に送信する。この衛星メッセージデータは、通信ネットワークに送信され、本発明の態様によりいろいろの位置探知サーバのネットワークを通して受信される。
【００４４】
本発明のある種の実施形態では、衛星メッセージデータの所定のセグメントだけが、ネットワークインタフェースおよび通信ネットワークに対するバンド幅要件を低下させるために位置探知サーバに送信されてもよい。さらに、このデータは連続して供給される必要がなくてもよい。例えば、全ての５つのフレームよりもむしろ天体位置推算表方程式を一緒に含む第１の３つのフレームだけが通信ネットワーク９６に送信されてもよい。本発明の一実施形態では、位置探知サーバは、ノーマンエフ・クラスナーにより１９９７年２月３日に出願された係属中の米国特許出願第０８／７９４，６４９号に記載された方法のような衛星データメッセージに関連した時間を測定する方法を実行するために１つあるいはそれ以上のＧＰＳ基準受信機から送信された衛星メッセージデータを使用してもよいことが分かる。ＧＰＳ基準受信機９２が衛星天体位置推算表データを含む２進データ出力９４を供給するために基準受信機９２が見える所にある異なるＧＰＳ衛星とは異なるＧＰＳ信号を復号化したことも分かる。
【００４５】
図８は、一実施形態では図４に示されたＧＰＳサーバ２６のようなデータ処理装置に保有されてもよいセルベース情報源の例を示している。それとは別に、この情報源は、図４のセルラ交換局２４のようなセルラ交換局あるいは図４に示されたサイト１３のような各セルサイトに保有されてもよい。しかしながら、一般的にはこの情報は、セルラ交換局に結合される位置探知サーバに保有され、日常的に更新される。この情報源は、いろいろのフォーマットのデータを保有し、図８に示されたフォーマットはフォーマットの一例だけを示していることが分かる。一般的には、推定位置２１２ａのような各推定位置は、セルサイト位置のような対応するセルオブジェクトあるいはセルサイト識別子２０８ａのようなセルサイトあるいはサービスエリアに対するＩＤを含む。セルベース情報源の情報は、列２０８および２１０のそれぞれに示されたセルサービスエリアあるいはセルサイトのＩＤのようなセルオブジェクト情報を含み、列２１２に示された情報のような対応する推定位置も含んでいる。各推定位置がセルサイトからの無線信号カバレッジによってカバーされる地理的な地域の平均位置であってもよいことが分かる。セルサイトの周りの推定位置の他の数学的表現が使用されてもよい。特にセルサイトの位置が、移動ＳＰＳ受信機がセルサイトの無線カバレッジの特定のエリアにある可能性がある位置を示さなくてもよいセルサイトの位置よりもむしろセルサイト近くの推定位置（例えば推定位置２１２ａ）を使用することは役に立ち得る。
【００４６】
次に、セルベース情報源２０１からの使用は、本発明の方法の例を示す図９とともに説明される。この下記の説明では、移動ＳＰＳ受信機は、ＳＰＳ信号を受信し、擬似距離をこれらの信号から決定するが、移動受信機で位置数式計算を完了しないと仮定される。むしろ、移動受信機は、これらの擬似距離を移動受信機が無線通信している特定のセルサイトに送信し、このセルサイトは、擬似距離を移動交換局に転送する。この移動交換局は、同様に擬似距離を図４のＧＰＳサーバ２６のような位置探知サーバに転送する。
【００４７】
図９の方法は、移動ＳＰＳ受信機がＳＰＳ補助情報に対するリクエストを送信する。一般的には、受信機の位置が望まれる場合、これが生じる。これは、ＳＰＳ受信機を追跡するためにＳＰＳ受信機のユーザのリクエスト（例えば、ユーザからの「９１１」呼び出し）あるいはＳＰＳ受信機から遠く離れている他のユーザのリクエストであってもよい。この補助情報リクエストは、セルベース通信システムを通してステップ２５３でＳＰＳ補助情報を受信する位置探知サーバに転送される。ステップ２５５では、位置探知サーバは、移動ＳＰＳ受信機の通信システムと通信するセルサイトを識別するセルサイト識別子を決定する。位置探知サーバは、セルベース情報源からのセルサイトによってサービスされるセルのオブジェクトに対する近似位置を得る。これは、図６に示された受信機のような移動ＳＰＳ受信機に結合される移動セルベース通信システムと無線通信しているセルサイトに対するセルサイト識別子あるいは位置を受信する位置探知サーバによって生じ得る。例えば、セルサイトは、セルサイトの識別子情報を転送できるしあるいはＳＰＳ補助情報リクエストによってセルサイトの位置を移動ＳＰＳ受信機から位置探知サーバに転送できる。セルサイト識別子あるいはセルサイトの位置のいずれかを使用して、位置探知サーバは、セルサイトによってサービスされるセルサイトのオブジェクトに対する近似位置を得るためにセルベース情報源でルックアップ動作を実行する。ステップ２５７で、位置探知サーバは、次にセルのオブジェクトが見えている所にある衛星に対する衛星位置を決定する。位置探知サーバは、一般的には、時刻も決定し、衛星位置情報および時刻から、セルのオブジェクトが見えている所にある衛星に対する推定距離を決定する。例えば、時刻情報は、局部的に位置探知サーバに接続されているＳＰＳ受信機あるいはその時刻情報が通信リンク（例えば、長距離リンクあるいは広域ネットワーク）を介して位置探知サーバに通信される遠隔ＳＰＳ受信機から得ることができる。これらの推定距離は、セルのオブジェクトに対して決定された近似位置に基づいている。すなわち、近似位置は移動ＳＰＳ受信機の近似位置であると考えられる。これらの推定距離も、位置探知サーバによって決定された時刻で見えている衛星に対して決定された衛星位置に基づいている。ステップ２５９では、サーバによって、推定距離および例えば、見えている衛星に対するドップラーを含む任意の付加的情報は、移動ＳＰＳ受信機に送信される。ステップ２６１では、移動ＳＰＳ受信機は、推定距離を受信し、信号を第１の衛星から得て、第１の衛星に対する第１の擬似距離を決定し、次に次の衛星に対する推定擬似距離を使用して次の衛星を探索する。このように、移動ＳＰＳ受信機は、各適切な衛星に対する推定擬似距離によって決定された距離で探索することによって見えているいろいろの衛星からＳＰＳ信号を得るために必要とされる探索時間を短くすることができる。推定距離は第１の衛星に対する推定擬似距離を含んでもよく、この推定擬似距離がこの擬似距離の精度に応じて第１の衛星の信号を探索する際に使用されてもよいし使用されなくてもよいことが分かる。しばしば、捕捉された第１の衛星は、見えている他の衛星に対して最高の信号対雑音比を有する。
【００４８】
本発明の他の例では、移動ＳＰＳ受信機が見えている衛星に対する擬似距離を決定し、衛星天体位置推算表データを得て、決定された擬似距離および衛星天体位置推算表データから衛星の位置を計算することによって衛星の位置（例えば、緯度および経度）を決定できることが分かる。すなわち、この場合、サーバは、セルのような領域内のサーバが見えている所にある衛星の衛星天体位置推算表データを移動受信機に供給する。
【００４９】
本発明のさらにもう一つの例では、位置探知サーバは、ＧＰＳ基準受信機に専用であり、ＧＰＳ基準受信機を有するセルサイトにある。この場合、各セルサイトは、セルサイト自身の位置探知サーバおよび時刻および衛星天体位置推算表データを位置探知サーバに供給するＧＰＳ基準受信機を有してもよい。この位置探知サーバは、次に、本発明に従ってこのデータを使用し、推定擬似距離あるいは推定衛星距離を移動ＳＰＳ受信機に供給するかあるいは時刻、近似位置、および衛星位置データを移動ＳＰＳ受信機に供給できるので、位置探知サーバは、ＳＰＳ信号を得る探索時間を減らすために推定距離を決定できる。セルサイトのＧＰＳ近似受信機の場合、一般的には、ローカルＧＰＳ基準受信機は差分補正および衛星天体位置推算表データおよび時刻を受信機が見えている所にある衛星から決定できるので、データをＧＰＳ基準受信機のネットワークから受信する必要が全然なく、セルサイトの位置（あるいは若干の近接のプロキシ）はセルサイトと通信している移動ＳＰＳ受信機の近似位置として使用できる。このローカルサーバは、単に補助情報（例えば、衛星天体位置推算表および／または時刻）を移動ＳＰＳ受信機に送信し、移動ＳＰＳ受信機に推定擬似距離あるいは距離を決定させ、ＳＰＳ信号を得る探索時間を減らことができ、あるいはこれらの推定擬似距離あるいは推定距離を決定し、これらの距離を移動ＳＰＳ受信機に送信できる。次に、移動ＳＰＳ受信機は、高精度の擬似距離を決定し、この受信機の位置（決定された擬似距離およびこの受信機がＳＰＳ衛星あるいは位置探知サーバから受信された衛星天体位置推算表データから）を計算するかあるいは高精度の擬似距離を決定し、これらの決定された擬似距離を移動ＳＰＳ受信機の位置を計算する位置探知サーバに送信できる。
【００５０】
前述のものは本発明の一例であり、本発明の範囲内にあるいろいろの代替物がある。例えば、移動ＳＰＳ受信機は、遠隔サーバからの援助なしに全ての動作そのものを実行できる。移動ＳＰＳ受信機は、移動ＳＰＳ受信機に送信されるセルサイト識別子からこの受信機の近似位置を決定できるかもしれない。セルサイト識別子を使用すると、移動ＳＰＳ受信機は、移動ＳＰＳ受信機に保有されるデータベースのルックアップ動作を実行し、近似位置を決定でき、天体暦情報も（例えば、前のＳＰＳ信号受信に基づいて受信機の記憶装置から）あるいは他の衛星位置情報を得ることができ、時刻情報を（例えば、前述のようなセルラ送信から）得ることができる。衛星位置情報、時刻、および近似位置から、移動ＳＰＳ受信機は、見えている衛星に対するＳＰＳ信号を探索し、得るのに必要な時間を短くするためにいろいろの衛星に対する推定擬似距離を決定できる。それとは別に、ＳＰＳ受信機は、決定された擬似距離をそのとき位置計算を完了する位置探知サーバにも送信できるけれども、ＳＰＳ受信機は、次に、擬似距離および衛星天体位置推算表データを使用することによって位置計算を完了できる。
【００５１】
本発明の他の代替例では、サーバは、近似位置および／または衛星天体位置推算表データを次に移動ＳＰＳ受信機自体の推定擬似距離を決定する移動ＳＰＳ受信機に供給することによって補助動作を実行できる。さらに他の代替では、サーバは、衛星天体位置推算表情報を供給することによって移動ＳＰＳ受信機を助け、移動装置は、時間およびこの装置の近似位置を移動ＳＰＳ装置とセルサイトとの間の送信から決定し、次に移動ＳＰＳ装置は、推定擬似距離を決定する。
【００５２】
探索削減の主要な変形は図１０の表に与えられる。この表は、ＳＰＳ受信機で確立できる時刻の精度を表の行３０２および３０４に沿って識別する。この表は、列３０８、３１０および３１２に沿ってＳＰＳ受信機によって得られた補助位置情報の特徴を識別する。表のエントリー３２２、３２４、３２６、３３０、３３２、および３３４は、第１の処理済衛星信号の探索距離が減少できるかどうかを示している。最初の探索では、未支援ＳＰＳ受信機は、米国のＧＰＳシステム（Ｃ／Ａコード）の場合１ミリ秒期間であるＰＮフレームにわたって探索する。したがって、ＳＰＳ受信機に使用可能である時刻が１ミリ秒に過ぎないならば、ＳＰＳ受信機は、ＰＮエポックの間全体で１ミリ秒範囲を探索しなければならない。しかしながら、一旦第１の衛星信号が得られると、他の信号の探索は、第１の信号の探索手順から検出されたＰＮエポックに対して時々行うことができる（すなわち、第１の信号の擬似距離の決定）。これは前述された。より高精度の時刻がＳＰＳ受信機で利用可能である場合、第１の衛星の信号探索範囲が減少できる。全ての場合、探索減少は、ＳＰＳに対する衛星の距離の近似情報（光速を使用して、距離あるいは等価時間単位のいずれかで示される）を必要とする。
【００５３】
距離情報は、３つの主要な方法（３１４，３１６および３１８）によって供給できる。すなわち、（１）衛星天体位置推算表（ephemeris）データを供給すること、（２）衛星天体暦（almanac）データを供給すること、（３）衛星距離データを供給すること。ここで、衛星天体位置推算表データは、比較的短い時間、一般的には、２時間未満有効である衛星の位置対時間の高精度な数学的記述を意味する。天体暦データは、比較的長い時間、一般的には１月間有効である衛星の位置対時間の数学的記述である。衛星の特性によって、衛星の位置の精度は、天体位置推算表データ（数メートルエラー）に対して天体暦データ（一般的には数キロメートルエラー）で非常に小さく、式が更新されるまで、この精度は時間とともに低下する。天体位置推算表データおよび天体暦データの両方がＧＰＳ衛星によって送信される。このデータの形式は、一般的にはケプラー方程式に関連する係数である。しかしながら、他の記述は可能であり（例えば、球面調波記述等）、本発明に準じている。例えば、天体暦あるいは天体位置推算表データが遠隔位置探知サーバからＳＰＳ受信機に供給される場合、このデータは、例えば、ＳＰＳ受信機あるいは減少された記憶装置において減少された計算を可能にすることができる多数の形式をとってもよい。天体暦データあるいは天体位置推算表データがＳＰＳ受信機に利用される場合、ＳＰＳ受信機は、この受信機の位置を知らなければならないので、（近似）衛星距離は所与の時間に計算できる。正確な時間が使用可能である場合、距離および時間は、ＰＮフレームエポックを推定し、処理される第１の衛星の信号に対してさえ探索時間を減らす。近似時間（１ミリ秒以上）が利用可能である場合、得られる第１の信号の後の信号は第１の衛星および次の衛星に対する推定される距離の差を計算することによって探索できる。次に、次の衛星のＰＮフレームエポックの各々は、推定距離差（時間単位に示される）に等しい量だけ第１の（あるいは他の処理される）信号に対して検出されたＰＮフレームエポックからオフセットされる距離で探索できる。第３の方法は、推定衛星距離方程式をＳＰＳ受信機に直接に与える。これらの方程式、例えば、時間あるいは距離の多項式は、ＳＰＳ受信機に接近して置かれ、ＳＰＳ受信機の位置を近似的に知り、この受信機の位置に対する適切な方程式を与える遠隔サーバによってＳＰＳ受信機に与えられてもよい。この場合、この式は各衛星を探索する時間の範囲を与えるので、ＳＰＳ受信機は、この受信機の位置を知る必要がない。実際には、３２６は、単に探索する時間の範囲の直接の細目であり、３３４は、所与の衛星信号の受信時間に対して探索する時間の範囲の仕様である。
【００５４】
天体暦データを使用する長所は、このデータは非常に長時間有効であり、したがってサーバからの送信を非常にしばしば必要としないしあるいは天体暦がＳＰＳの送信から時々読み取られる場合、決して必要としないということである。天体位置推算表データの長所は、このデータがより正確であり、したがって天体暦データを減少させるよりもより大きい程度まで探索範囲を減らすことである。さらに、サーバから送信された天体位置推算表データは、ＳＰＳ衛星からこのデータを読み取ること（時間がかかり、弱い受信信号レベルに対して困難である）を必要としないで、ＳＰＳ受信機でこの受信機の位置を計算するために使用されてもよい。衛星距離方程式は、天体位置推算表データあるいは天体暦データのいずれかに対して置換において使用されてもよいが、一般的には比較的短時間にわたって正確であるしあるいはこの方程式が長い時間にわたって有効であるべきである場合、他の数学的記述と同様にサイズがコンパクトでなくてもよい。したがって、位置情報を供給する方式の各々は、長所および異なる用途でトレードオフであり得る欠点を有する。
【００５５】
本発明の方法および装置はＧＰＳ衛星に関して説明されているけれども、教示がプセドライトあるいは衛星およびプセドライトの組み合わせを利用する位置決めシステムに同様に応用可能であることが分かる。プセドライトは、通常ＧＰＳ時間と同期するＬバンドキャリア信号で変調されたＰＮコード（ＧＰＳ信号と同様である）を放送する地上ベース送信機である。各送信機は、遠隔受信機によって識別を可能にするように固有ＰＮコードを割り当てられてもよい。プセドライトは、トンネル、鉱山、建物あるいは他の閉鎖エリアのような軌道を回っている衛星からのＧＰＳ信号が利用できない場合に役に立つ、ここで使用されるような用語「衛星」は、プセドライトあるいはプセドライトの均等物を含むことを意図され、ここで使用されるような用語ＧＰＳ信号は、プセドライトあるいはプセドライトの均等物からのＧＰＳに類似した信号を含むことを意図されている。
【００５６】
前述の議論において、本発明は、米国のグローバルポジショニング衛星（ＧＰＳ）システムの用途を参照して説明される。しかしながら、これらの方法は、類似の衛星位置決めシステム、特にロシアのグロナスシステムに同様に応用可能であることは明白であるべきである。このグロナスシステムは、異なる衛星からの放射が異なる擬似ランダムコードを使用するよりもむしろわずかに異なる周波数を利用することによって互いに差がとられる点でＧＰＳシステムと主に異なる。ここで使用される「用語」は、ロシアのグロナスシステムを含むこのような他の衛星位置決めシステムを含む。
【００５７】
前述の明細書では、本発明は、本発明の特定の典型的な実施形態を参照して説明された。しかしながら、いろいろの修正および変更は、添付された特許請求の範囲に詳述される本発明のより広い精神および範囲から逸脱しないでこれに対して行われてもよいことは明らかである。この明細書および図面は、したがって、制限的な意味よりも例示的意味で考察されるべきである。
【技術分野】
【０００１】
関連出願に対する相互参照 本出願は、ノーマン・エフ・クラスナーによる１９９７年４月２４日に出願された米国特許出願第０８／８４５，５４５号の一部継続出願およびノーマン・エフ・クラスナーによる１９９６年１２月４日出願された米国特許出願第０８／７５９，５２３号の一部継続出願ならびにノーマン・エフ・クラスナーによる１９９６年３月８日出願された米国特許出願第０８／６１２，５８２号の一部継続出願である。
【０００２】
本発明は、グローバルポジショニングシステム（ＧＰＳ）のような衛星位置決めシステム（ＳＰＳ）で使用される衛星から信号を得ることができる受信機に関するものである。
【背景技術】
【０００３】
ＧＰＳ受信機は、通常複数のＧＰＳ（あるいはＮＡＶＳＴＡＲ）衛星から同時に送信される信号の相対到達時間を計算することによってＧＰＳ受信機の位置を決定する。これらの衛星は、いわゆる「天体位置推算表」の衛星位置決めデータならびにクロックタイミングデータの両方をこれらの衛星のメッセージの一部として送信する。ＧＰＳ信号を探索し、得て、複数の衛星のための衛星データを読み取り、このデータからの受信機の位置を計算する処理は、多くの時間を必要とし、しばしば数分を要する。多くの場合、この非常に長い処理時間は、受け入れ難く、さらに超小型化された携帯用途の電池寿命を非常に制限する。さらに、増加された受信感度が必要とされる厳しい妨害条件の下では、この処理時間は著しく増加し得る。
【０００４】
ＧＰＳ受信システムの２つの主要な機能、（１）いろいろのＧＰＳ衛星に対する擬似距離の計算、（２）これらの擬似距離および衛星タイミングデータならびに天体位置推算表データを使用する受信プラットホームの位置の計算、がある。擬似距離は、単に各衛星からの受信信号とローカルクロックとの間で測定された時間遅れである。それとは別に、時間遅れは、各衛星からの送信時間とローカルクロックとの間で測定されてもよい。ここでは、各衛星の位置履歴は、センサに対する衛星からの経路遅延を含むように使用される。時間遅れが光速倍されると、距離として示される擬似距離を得る。ローカルクロック（あるいはクロックバイアス）の時間エラーおよび他の小さいタイミングエラーが確認される場合、擬似距離が真の距離になる。信号探索および取得に関連する本発明の目的のために、擬似距離の前述の定義を受信衛星信号とローカルクロックとの間の時間遅れとして使用する。さらに、ここで関心がある擬似距離は、米国ＧＰＳシステムの場合、Ｃ／Ａコードが１ミリ秒である基本的な擬似ランダム拡散シーケンスのフレーム時間の時間モジュロである。擬似距離は衛星距離とは区別されるべきであることに注目せよ。衛星距離は、衛星からＳＰＳ受信機までの真の距離である。いくつかの場合、この距離は、この距離（例えば、単位はメートル）を光速で割ることによって時間単位で示される。
【０００５】
衛星天体位置推算表データおよびタイミングデータは、一旦獲得され、追跡されると、ＧＰＳ信号から抽出される。前述されるように、この情報を収集することは、通常、比較的長い時間（３０秒〜数分）がかかり、低いエラーレートを得るために良好な受信信号レベルで行われなければならない。本発明は、見えている衛星、好ましくは全ての見えている衛星の擬似距離を迅速に決定する方法に主に関連している。
【０００６】
大部分のＧＰＳ受信機は、擬似距離を計算する相関方法を利用する。これらの相関方法は、一般に実時間で、しばしばハードウェア相関器で実行される。ＧＰＳ信号は、擬似ランダム（ＰＮ）シーケンスと呼ばれる高レート繰り返し信号を含む。民間用途に役立つコードは、Ｃ／Ａコードと呼ばれ、１．０２３ＭＨｚの２進反相レート、すなわち「チッピング」レートおよび１ミリ秒のコード時間の１０２３のチップの繰り返し周期を有する。このコードシーケンスはゴールドコードとして知られる一群に属する。各ＧＰＳ衛星は、固有ゴールドコードを有する信号を放送する。
【０００７】
所与のＧＰＳ衛星から受信された信号に関して、ベースバンドへのダウン変換処理に続いて、相関受信機は、受信信号をこの受信機のローカルメモリ内に含まれる適切なゴールドコードの記憶されたコピーと乗算し、次に信号の存在の表示を得るためにこの積を積分し、ローパスフィルタリングする。この処理は「相関」動作と称される。受信信号に対するこの記憶されたコピーの相対タイミングを逐次調整し、相関出力の大きさあるいは連続出力のセットの平均値を観測することによって、受信機は、受信信号とローカルクロックとの間の時間遅れを決定できる。このような出力の存在の初期決定は「捕捉」と称される。一旦捕捉が生じると、この処理は、ローカル基準のタイミングが高い相関出力を保持するためにわずかな量調整される「トラッキング」フェーズに入る。トラッキングフェーズ中の相関出力は、取り除かれた擬似ランダムコード、あるいは一般的な用語では「逆拡散」を有するＧＰＳ信号とみなすことができる。この信号は、一般的にはＧＰＳ波形に重ね合わされる５０ビット／秒の２進位相偏移変調データ信号に対応するバンド幅を有する狭い帯域である。
【０００８】
特に、受信信号が弱い場合、相関捕捉処理は非常に時間がかかる。これは、相関器がＰＮコードの全ての可能な１０２３の位置にわたって連続的な方法でＰＮフレームエポックを探索しなければならない。捕捉時間を改善するために、大部分のＧＰＳ受信機は、相関ピークのための可能なエポック位置にわたり並列探索を可能にする複数の相関器（一般的には最大１２個まで）を利用する。
【０００９】
米国特許第５，６６３，７３４号の方法の一例に示された他の捕捉方法は、特別の任意の前処理動作および後処理動作とともに多数のＦＦＴ動作を実行することによって比較的高感度および比較的高処理速度をもたらす。この方法では、受信データは、適当な低周波中間周波数にダウン変換され、ディジタル化され、バッファメモリに記憶される。次に、このデータは、一例において、前述のＦＦＴ動作および他の動作を実行するプログラマブルディジタル信号処理ＩＣを使用する際に作動される。実際は、これらの動作は、多数の相関器（数千の相関器）の並列実装を可能にする。さらに、この動作は単一のデータセット、あるいは「ブロック」で実行されるので、この動作は相関器方式に共通な変動信号レベルおよび変化する特性の影響を受けない。
【００１０】
前述のように、ＧＰＳ受信機の第１の任務は、ＧＰＳ受信機が見ることができるＧＰＳの各々の到達時間、あるいは擬似距離を決定することにある。探索される必要がある２つの主要変数、すなわち時間および周波数がある。前述されるように、各ＧＰＳ信号の擬似ランダムフレーム構造は、コードの１０２３のチップにわたって探索し、最初のＰＮフレーム同期を確立することを必要にする。しかしながら、一般に、各ＧＰＳ信号の搬送波の正確な情報は欠けている。通常、これは、搬送波のセットが探索されることも必要であることを意味する。特に、搬送波のエラーは、全ての可能なエポック位置で強い相関出力の欠如を生じ得る。搬送波の不確かさは、３つの要因、すなわち（Ａ）±４ｋＨｚ未満である、衛星に関連するドップラー、（Ｂ）一般的には数百Ｈｚ未満である、受信機プラットホームが動いている場合に受信機プラットホームに関連するドップラー、および（Ｃ）受信機に使用される発振器の特性に応じて、数百Ｈｚから数万Ｈｚに及ぶ可能性があるＧＰＳ受信機の基準発振器（Ｌ．Ｏ．）に関連する周波数エラーによる。通常、未知のキャリアにわたって探索は、相関器あるいは整合フィルタ装置の一貫した積分時間の逆数の何分の一である周波数の増分で行われる。この一貫した積分時間は、任意の検出動作より前に局部的に発生される基準と比較されるＰＮフレーム数に等しい。この数は、一般的には、１〜２０ミリ秒である１〜２０のＰＮフレームの範囲にある。信号の上部に配置された直感的な未知の５０ボーの２進位相偏移変調データ（衛星データメッセージ）の存在は、１データビット時間、すなわち２０ミリ秒にわたる一貫した処理利得を可能にしないので、２０ミリ秒にわたる一貫した積分は通常適切でない。一例として、そのとき受信機が２ミリ秒の一貫した積分時間を使用する場合、未知の周波数にわたる適当なステップは、０．５／２ミリ秒、すなわち２５０Ｈｚである。±１０ｋＨｚの範囲が探索される場合、約８０に等しいステップ数が必要とされる。
【００１１】
一貫した処理に加えて、捕捉受信機が一貫した処理を実行する。すなわち、一貫した相関処理の出力は、二乗検波器あるいは線形検波器で検出され、次に前の出力と合計される。これは改良された感度を可能にする。実際に、著しい閉鎖を有するＧＰＳを検出するために、いくつかの場合に最大１０００の多数の検出後の加算が必要とされ得る。したがって、感度と実行される検出後の積分数との間に明らかなトレードオフがある。単一相関器がＧＰＳ信号を得るために使用される場合、この相関器は１ミリ秒×Ｎｐｒｅｄ×Ｎｐｏｓｔｄ秒の時間休止する、ここで、Ｎｐｒｅｄは集中的に積分されたＰＮフレーム数であり、かつＮｐｏｓｔｄは、検出後加算された数である。高い妨害物の場合、この全積分時間は、わずか１秒であり得る。捕捉受信機は、一般的には、全部で２０４６の可能な時間遅れの間、１０２３のチップ期間にわたって単位が時間である１／２チップ間隔にわたって探索しなければならない。以前に示された例は、多分８０の異なる搬送波が探索されねばならないことを示している。したがって、１６３，６８０の異なる時間周波数のＧＰＳ信号を得るように探索されねばならないかもしれない推測あるいは「ビン」が存在しなければならないかもしれない。したがって、単一の相関器は、今列挙された例で探索を実行するために１６３，６８０秒以上を必要とする（時間周波数ビンおよび８０の周波数ビン毎に１秒休止）。
【００１２】
従来のＧＰＳシステムは捕捉時間に対する感度をトレードオフする。したがって、１ミリ秒の検出前の積分時間が使用され、唯一の検出後積分が使用される場合、８０の周波数ビンの上記状態の場合、全探索時間は１６３．７秒である。これは２分以上である。捕捉時間をさらに減らすために、大部分のＧＰＳ受信機は、探索要件を±２ｋＨｚに減らす安定化発振器を使用し、したがってこれは上記の例に対して５倍も探索範囲を減らす。捕捉時間を減らすことの代替は、前述のように、多数の並列相関器、あるいは整合フィルタ方式を使用することにある。しかしながら、いくつかのＧＰＳ信号は位置の決定を実行するために得ることが必要であることに注目せよ。
【００１３】
たとえどんな捕捉方式が使用されても、全捕捉時間を減らすために探索周波数範囲および／または探索時間範囲を減らすことが望ましい。多数の著者が、探索周波数範囲を減らす方法を検討した（例えば、米国特許第４，４４５，１１８号を参照せよ）。これらは、通常、ＧＰＳ衛星のドップラー周波数の近似情報を有して展開する。これは、通信リンクのような補助的なこのような情報源によって得ることができるかあるいはＧＰＳ受信機が時間および位置の近似情報を有する場合、この情報はこのようなドップラー周波数を計算することによって得ることができる。後者の場合、ＧＰＳ受信機はＧＰＳ衛星そのものによって供給されたいわゆる天体暦データを記憶したと仮定される。このデータは、約１月の期間有効である近似の衛星位置対時間を与える。推定ドップラーの場合さえ、ＳＰＳ信号を得るのに必要とされる探索時間はしばしば今までどおり長い。いろいろの手段が、ローカル周波数基準の不確かさを減らすために使用されてもよい。これは、特別の高い安定性のあるいは校正された発振器等を使用してＧＰＳ受信機への外部伝送を介してこの基準を安定化することを含む。発振器の不安定性によるエラーは全ての衛星信号に共通であることに注目すべきである。したがって、一旦第１の信号が得られると、主要な周波数の不安定性源としての局部発振器を除去することは通常容易である。
【００１４】
ＳＰＳ受信機において、初期のＳＰＳ信号捕捉中ＰＮエポックにわたる探索範囲、すなわち受信されたＧＰＳ信号の１０２３の可能なチップ位置にわたる探索を制限することが望ましい。これは、受信機が最近（例えば、数秒以内）ＧＰＳ信号を失った後、受信機がＧＰＳ信号を再獲得しなければならない再捕捉の場合と対比されるべきであることに注目する。この場合、ＧＰＳ受信機は、最後に決定されたＰＮエポックの近傍の範囲内でＰＮエポックの距離を単に探索する。ほとんどＧＰＳの概念が最初に作り出されたので、再捕捉戦略はＧＰＳ受信機の通常の動作の一部であった。
【発明の概要】
【００１５】
本発明は、ＳＰＳ衛星からの捕捉時間を減少させるいろいろの方法および装置を提供する。本発明の方法の例では、ＳＰＳ受信機の近似位置が決定される。特定のＳＰＳ衛星に対する推定擬似距離は、特定のＳＰＳ衛星の時刻、近似位置および衛星位置情報から決定される。次に、ＳＰＳ受信機は、推定擬似距離によって決定された距離の特定のＳＰＳ衛星からのＳＰＳ信号を探索する。一般的には、この方法は、特定のＳＰＳ衛星から最初にＳＰＳ信号を得るために探索時間を減らす。本発明の１つの特定の例では、近似位置は、いろいろの無線セルサイトの各々の識別をセルラ電話システムのような無線セルベース通信システムの無線セルサイトによってサービスされるセル内のオブジェクトに対する近似位置と相関するセルベース情報源から決定される。
【００１６】
本発明の他の特定の例では、サーバシステムは、推定擬似距離を決定し、これらの推定擬似距離を移動ＳＰＳ受信機に送信させることによって移動ＳＰＳ受信機を助ける。このサーバは、無線セルベース通信システムを通して移動ＳＰＳ受信機に結合されてもよい。
【００１７】
本発明の他の例では、ＳＰＳ衛星から信号を得る時間は、ＳＰＳ信号のフレーム時間（例えば、米国のＧＰＳシステムの場合は１ミリ秒）よりよい精度の時刻を決定し、ＳＰＳ衛星からの推定距離（あるいは信号進行時間）を（所与の時間に所与の近似位置に対して）指定する数式のセットを得ることによって減らしてもよい。時刻および数式は、探索がＳＰＳ衛星からＳＰＳ信号を得るように実行されてもよい推定擬似距離を決定する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、本発明と併用されてもよいＳＰＳ受信機の例を示している。
【図２】図２は、本発明の一例による制限されたＰＮ探索距離の絵で表した図である。
【図３】図３は、本発明による方法の例を示すフローチャートを示す。
【図４】図４は、本発明と併用されてもよい無線セルベース通信システムの例を示している。
【図５】図５は、本発明の１例によるＳＰＳ補助データを移動ＳＰＳ受信機に供給するために使用されてもよい位置探知サーバの例を示している。
【図６】図６は、位置探知サーバと併用されてもよいＳＰＳ受信機の例を示す。
【図７】図７は、図４に示された位置探知サーバと併用されてもよい基準ＧＰＳ受信機の例を示す。
【図８】図８は、本発明の一態様により使用されてもよいセルベース情報源の例を示している。
【図９】図９は、位置探知サーバが本発明の一例によりＳＰＳ補助情報を供給する本発明による他の方法を示すフローチャートである。
【図１０】図１０は、本発明のいろいろの例による探索時間を減らす他の方法を示す表である。これらの方法も組み合わせて使用されてもよい。
【詳細な説明】
【００１９】
本発明は、ＳＰＳ信号をＳＰＳ衛星から得る時間を減少させるいろいろの方法および装置を提供する。下記の説明および図は、本発明の実例であり、本発明を限定するものとして解釈されるべきでない。多数の特定の詳細は本発明の完全な理解を与えるように説明されている。しかしながら、ある種の例では、周知あるいは従来の詳細な事項は、詳細な本発明を不必要にあいまいにしないために説明されていない。
【００２０】
図１は、本発明と併用されてもよいＧＰＳ受信機のようなＳＰＳ受信機の例を示す。この受信機１０１は、ＳＰＳ信号を受信するアンテナ１０２を含んでいる。アンテナ１０２からのＳＰＳ信号は、この信号を増幅する低雑音増幅器１０４に供給される。この信号は、次に局部発振器１０８によってクロックされるミキサ１０６に供給される。このミキサ１０６は、中間周波数段１１０によって処理され、相関器システム１１２に供給されるダウン変換されたＳＰＳ信号を発生する。この相関器システム１１２はＳＰＳナビゲーションコンピュータ１１４に結合される。このＳＰＳナビゲーションコンピュータ１１４は、ＳＰＳ信号が得られ、追跡され、次に衛星天体位置推算表データがＳＰＳ受信機の位置を決定するためにＳＰＳ信号から読みとられるように、一般的には相関器システム１１２および局部発振器１０８の動作を制御している。この受信機１０１は、例えば、ＳＰＳ信号をこの衛星から得る時間を減らすために特定の衛星に対する推定擬似距離を使用することによって本発明により使用されてもよい。一般的には、このようなＳＰＳ受信機は、後述されるように位置補助情報あるいは時刻情報を受信する通信受信機を含み、この情報は、次に本発明によりこの情報を使用し、探索時間を減らし、ＳＰＳ信号をＳＰＳ衛星から得るＳＰＳナビゲーションコンピュータ１１４に供給される。本発明は、異なる受信機アーキテクチャを有し、例えば従来の相関器受信機システムを含むＳＰＳ受信機、畳み込みアルゴリズムを有するディジタル信号プロセッサを有する受信機（例えば、米国特許第５，６６３，７３４号を参照）、整合フィルタを使用する受信機（例えば、１９９８年２月１１日に出願された係属中の米国特許出願第０９／０２１，８５４号を参照）、高並列相関を使用する受信機（例えば、１９９８年５月２９日に出願された係属中の米国特許出願第０９／０８７，４３８号を参照；１９９７年１０月３０日に公表されたＰＣＴ国際公表第ＷＯ９７／４０３９８号も参照）と併用されてもよい。
【００２１】
擬似距離を探索する時間を減らすために直観的な情報を利用する２つの主要な方式が後述される。第１の方式では、正確な時刻情報は、探索の範囲を制限するために接近したユーザおよび衛星位置の情報と結合される。第２の場合、近似時刻情報だけが利用可能である。それから、第１の衛星信号を探索する範囲は制限されなくて、全部探索されねばならない（１秒のＰＮフレーム期間にわたる）。その後の擬似距離探索は、第１の受信信号＋近似ユーザ位置および衛星位置に対するユーザ位置および衛星位置の探索範囲を制限するように決定された擬似距離を使用できる。この後者の場合が第１の場合の後に下記により詳細に述べられる。
【００２２】
ＳＰＳ受信機は、前述のように、従来の技術により１つのＳＰＳ信号を得たと仮定する。ＳＰＳ受信機が、例えば、半径１０マイルの範囲内の受信機の位置、例えば１秒の精度の時刻、例えば天体暦によって供給される近似衛星位置の近似情報を有すると仮定する。受信信号が十分強いならば、時間情報は６秒の期間（１サブフレーム）内の第１の受信信号から得ることができる。近似位置は、前の位置決定あるいは位置（例えば、都市および都市の周囲の制限位置）の一般的な情報、もしくは例えば後述される例におけるような通信リンクを通して受信機に供給される補助情報から得ることができる。
【００２３】
近似位置を使用することによって探索範囲を制限することができる。ＳＰＳ受信機は、３次元位置決定に対して４つのＳＰＳ信号および２次元位置決定に対して３つの信号を得なければならない。ＰＮエポックが時間Ｔ１モジュロ１ミリ秒（ＰＮコードが１ミリ秒毎に繰り返される）にあると仮定する。今第２の衛星の探索が進行していると仮定する。受信機の地理的位置が正確に知られている場合、Ｔ１に対する受信機のＰＮエポックは高精度であると知られている。残りのエラー源は時刻および衛星位置エラーであるので、これはこの事例である。これらの２つのエラーを考察する。時刻エラーは衛星位置エラーを生じる。ＧＰＳ衛星のドップラーは一般的には２７００ナノ秒／秒未満である。したがって、２つのＧＰＳ衛星間の最大ドップラー差は約±５．４マイクロ秒／秒未満である。したがって、１秒の時間エラーに関して、２つのＰＮエポック間で生じるエラーは、±５．４マイクロ秒、あるいは±６チップ未満である。いま、衛星位置エラーを考察する。このエラーが半径方向に２マイル未満である場合、位置エラーに関連する最大時間エラーは、光が２マイルを進行する時間、すなわち約１０マイクロ秒に対応する時間エラーである。したがって、この例では、衛星位置エラーが支配する。これらの２つのエラーを一緒に合計する場合、±１５．４ミリ秒の最大差分時間エラーが生じることが分かる。これは約±１５．４チップの範囲に対応し、多くの場合、非常に小さい。したがって、上記の環境下では、約１０２３／（２×１５．４）＝３３．２倍も探索範囲を狭くすることができる。さらに、第２の衛星に対する予想されたＰＮエポックで開始する探索を蛇行するように行うことによって、平均でこの探索時間をなおさら減らすことができる。この改良された速度は、第１の衛星以外のＧＰＳ衛星の全ての信号に対する全探索および捕捉時間が第１の衛星に対する全探索および捕捉時間よりもかなり大きいべきでなく、しばしばより小さいべきであるほどのものである。本発明の例は図２に絵で示されている。
【００２４】
この図の「パルス」１３３、１３４および１３８の各々は、衛星手段の信号のエポックの到達時間を示している。大きな垂直線１３１および１３２は、（受信機の）局部的に発生されたＰＮ信号のＰＮエポックを示している。時間Ｔ1１３６は、受信機によって測定され、基準ＰＮエポック１３１に対して第１のＳＶ信号の測定到達時間に基づいている。一旦Ｔ1が決定されると、第２の衛星信号の推定到達時間を推量できる。これはオフセットδＴｎｏｍ１３７として示される。δＴｎｏｍは、式（Ｒ２−Ｒ１）／ｃによって計算される、ここで、Ｒ１は、地球上の推定受信機位置から第１のＧＰＳ衛星までの推定距離であり、Ｒ２は、地球上の推定受信機位置から第２のＧＰＳ衛星までの推定距離であり、両方共推定時刻を使用し、ここで、ｃは光速である。前述のように、推定ＧＰＳ衛星位置、推定時刻および推定受信機位置はある程度まで全てエラーであり、主要なエラーは通常受信機位置に関連している。位置Ｔ1＋δＴｎｏｍの周りのこのエリア１３５は、これらのエラーによる第２の衛星からのＰＮエポックの到達時間の不確かさを示している。これは範囲あるいは領域Ｅとしても示されている。前述のように、これは、一般的には約１０マイクロ秒であってもよい。領域Ｅだけが第２のＳＶ擬似距離を探索する必要があるので、探索時間の大きな削減が隣接ＰＮエポック間の到達時間の探索に対して行われることが明らかである。
【００２５】
図３は、前述された有効な方法の一例の擬似距離を得る際のステップを示すフローチャートである。この処理は、ステップ１６１の第１のＧＰＳ信号の捕捉および第１の信号を送信している対応する衛星に対する擬似距離の決定で開始する。一旦これが完了されると、時刻は、衛星データメッセージをこの信号から読み取るかあるいは外部源から受信機に送信されたこのようなデータを有することによって得られてもよい。それとは別に、この受信機は、経過時間カウンタを使用して適切な時刻の推定値を保有していてもよい。この受信機は、ステップ１６３で、近似ユーザ位置および衛星位置情報を過去に収集された記憶情報からあるいは通信リンク（あるいは手動入力さえ）を介するこのような情報の伝送を介してのいずれかから近似ユーザ位置および衛星位置情報を引き出す。この情報から、推定擬似距離（モジュロ１ミリ秒期間）は、ステップ１６５で推定され、この推定のエラーの範囲（例えば、エラー距離）は、受信機位置、時刻のエラー、および衛星位置情報の品質に基づいてステップ１６７で推量される。次に、受信機は、推定擬似距離±エラー距離に等しい可能な擬似距離の制限範囲をステップ１６９で探索する。通常、初期の捕捉では、推定擬似距離は、特定のＳＰＳ衛星に対する予め決定された擬似距離に基づかない。全ての衛星が捕捉されるまで、この処理は、通常ステップ１７１で全ての衛星に対して繰り返される。一旦３つの衛星信号が得られると、受信機の位置エラーを大いに減少させる２次元位置決定を通常計算できることに注目せよ。したがって、この情報は、その後のＳＶに対する擬似距離領域をさらに減少させるために使用できる。
【００２６】
局部発振器の不安定性によるエラーが第１の衛星の捕捉時間を支配しない場合、上記の方式は特に有利である。したがって、探索時間は、衛星ドップラーおよびもちろん未知ＰＮエポックにわたる探索によって支配される。したがって、前述された方式は、Ｍに近づく量だけ全衛星の捕捉時間を潜在的に減らすことができる。ここで、Ｍは捕捉される衛星の数である。さらに、本発明のいろいろの方法および装置は、１９９６年３月８日に出願された係属中の米国特許出願第０８／６１２，５８２号および１９９６年１２月４日に出願された係属中の米国特許出願第０８／７５９，５２３号（これらの出願の両方とも引用文献としてここに組み込まれている）に記載されているこれらの技術のように、ＧＰＳ信号を得るために使用される安定した局部発振器信号を供給する技術と併用されてもよい。
【００２７】
前述の方法は、第２の信号およびその後の信号を得る時間を劇的に減少させるが、第１の衛星信号を得る時間を減少させない。上記に列挙された例では、その後のＧＰＳ信号は、第１の時間の１／３３で得られる。したがって、捕捉時間Ｄを必要とされる第１の信号および６つの信号全てが得られるべきである場合、簡単な探索が実行されるならば、全捕捉時間は、（１＋５／３３）Ｄ対６Ｄであり、５．２１倍の節約である。多数の場合、第１の信号がより迅速に得ることができる場合、非常に十分な改善を行うことができる。これは、ＧＰＳ受信機で絶対時間（例えば、１００マイクロ秒エラー未満）の若干の正確な情報を必要とする。これは、しばしば時間伝達機構によって行うことができる。ここで、受信機が受信機の位置および近似衛星位置情報（衛星天体暦）の近似情報を有しているものと仮定する。
【００２８】
このような時間伝達機構は、外部源からＧＰＳ受信機への補助通信リンクによって可能である。これの多数の場合がある。第１の例は、約１マイクロ秒に対して正確であるタイミング情報＋セルラ基地局からセルラ電話までの任意の伝搬遅延および電話それ自体内にある信号処理遅延をもたらすＩＳ-９５のＣＤＭＡスペクトラム拡散セルラ電話規格である。比較的長いパス遅延を示すセルサイトから電話までの５マイルの距離は約２６マイクロ秒の時間遅れを生じる。ＧＰＳ受信機が１３マイクロ秒の平均パス遅延をとる場合、±１３マイクロ秒のエラーが生じる。最悪の場合、このようなシステムの伝達エラーが約±２０マイクロ秒以下に保持できると仮定することは妥当である。全ＰＮフレーム持続時間は１ミリ秒であるので、標準相関器システムが使用される場合、これは、第１の衛星の探索時間を２６倍も減少させる。さらに、前述の例を使用すると、時間探索が全然制限のない約Ｄ／２６＋５Ｄ／３３すなわち０．１９Ｄ対６Ｄの全探索時間を得る、すなわち３１．６倍の節約となる。絶対時間だけが使用可能である場合、これはおよそ必要とされる１／６の探索時間である。
【００２９】
他の時間伝達機構は特別の場合に使用可能であり得る。専用通信リンクは、タイミング信号をローカルエリアに供給するように確立されてもよい。ＷＷＷおよびその変形のようなある種の放送信号は、タイミング信号を供給するが、これらの信号の精度は捕捉時間の著しい削減を可能にするほど十分でないかもしれない。多数の付加的ＣＤＭＡセルラシステムは、世界中に及ぶ規格として現在提案され、これらのシステムのいくつかは時間伝達機構に組み込んでもよい。
【００３０】
上記の説明では、高精度の時刻（例えば、１００マイクロ秒未満）は、第１の擬似距離を明白に得るように衛星位置の近似位置および衛星位置の情報とともに使用された。したがって、他の擬似距離は、この第１の擬似距離からの時間オフセットおよび近似衛星位置の計算によって得られる。もちろん、各受信衛星信号に対応する各擬似距離を別々に処理し、したがって他のものに関係なく各擬似距離を探索できる。しかしながら、特に絶対時間のエラーが支配する場合、これは不必要な探索時間がかかる。例えば、絶対時間が５０マイクロ秒だけエラーであると仮定し、全ての他のエラー（例えば、近似位置エラー）源が２０マイクロ秒であると仮定する。したがって、第１の擬似距離の探索は、少なくとも７０マイクロ秒の範囲にわたる探索を必要とする。そのとき第２の擬似距離を別々に探索した場合、この擬似距離は７０マイクロ秒以上の探索範囲を再び必要とする。しかしながら、第１の擬似距離の位置に対して、第２の擬似距離の探索の範囲は２０マイクロ秒である。他の方法を述べると、第１の擬似距離の探索は、受信機のローカルクロックに対して、５０マイクロ秒タイミングエラーだけ探索範囲を減少した。したがって、その後の探索は探索範囲のこの削減を利用できる。
【００３１】
本発明の他の実施形態はサーバシステムを使用する。いくつかの移動ＧＰＳシステムは遠隔サーバとともに作動する。一般的には、移動ＧＰＳ受信機は、擬似距離を計算し、位置の最終計算のためにこれらをサーバに送信する。このセットアップは、受信機がＧＰＳ衛星データメッセージを読み取る必要がないので、増加される受信機感度に対して、かなり高い受信信号対雑音比を必要とする課題を許す。この場合、サーバとの通信によって、サーバは、ＧＰＳ受信機の探索範囲を制限するのに役立つ情報をＧＰＳ受信機に供給できる。米国特許第５，６６３，７３４号は、サーバおよび移動ＧＰＳ受信機を含むシステムを記載している。動作のフローチャートは、サーバが探索される第１の信号に対して全ＳＶ信号の推定擬似距離を計算することを除いて、丁度図３におけるように進行できる。すなわち、図３の処理ブロック１６３、１６５および１６７の動作はサーバで実行される。ＧＰＳ受信機に接近しているかさもないとＧＰＳ受信機の近似位置を知っていると仮定されるサーバは時刻、近似ユーザ位置および衛星位置情報を知っているので、これを行うことができる。したがって、サーバは、探索される第１のＧＰＳのＳＶ信号に対する推定擬似距離をＧＰＳ受信機に送信できる。図３の動作が完了された後、ＧＰＳ受信機は、位置計算を完了するサーバに時間タグ擬似距離を送信する。この後者の時間タグ付けは、約数ミリ秒の精度であるだけが必要であり、最終位置計算を正確に実行することが必要とされる。この時間タグ付けは必要とされるので、擬似距離が測定される場合、ＧＰＳ衛星の近似位置は既知である。さらに、この時間タグ付けは、ＣＤＭＡセルラネットワークで使用可能である受信信号のような受信信号をＧＰＳ受信機で使用して行うことができる。
【００３２】
図４は、その各々が特定の地理的な地域あるいは位置にサービスするように設計される複数のセルサイトを含むセルベース通信システム１０の例を示している。このようなセルラベースあるいはセルベース通信システムの例は、セルベース電話システムのような当該技術分野で周知である。セルベース通信システム１０は、その両方がセルサービスエリア１１内にあるように規定される２つのセル１２および１４を含んでいる。さらに、このシステム１０はセル１８および２０を含む。対応するセルサイトおよび／またはセルラサービスエリアを有する複数の他のセルも、セルラ交換局２４およびセルラ交換局２４ｂのような１つあるいはそれ以上のセルラ交換局に結合されたシステム１０に含めてもよいことが分かる。
【００３３】
セル１２のような各セル内には、図４に示された受信機１６のような移動ＧＰＳ受信機と無線通信媒体を介して通信するように設計されるアンテナ１３ａを含むセルサイト１３のような無線セルサイト、あるいはセルラサイトがある。ＧＰＳ受信機および通信システムを有するこのような結合システムの例は、図６に示され、ＧＰＳアンテナ７７および通信システムアンテナ７９の両方を含んでもよい。
【００３４】
各セルサイトはセルラ交換局に結合される。図４では、セルサイト１３、１５および１９は、接続部１３ｂ、１５ｂおよび１９ｂそれぞれを通して交換局２４に結合され、セルサイト２１は接続部２１ｂを通して異なる交換局２４ｂに結合される。これらの接続部は、それぞれのセルサイトとセルラ交換局２４および２４ｂとの間のワイヤ線接続部である。各セルサイトは、セルサイトによってサービスされる通信システムと通信するアンテナを含む。１例では、セルサイトは、セルサイトによってサービスされるエリアの移動セルラ電話と通信するセルラ電話サイトであってもよい。セル４に示された受信機２２のような１つのセル内の通信システムは、妨害物（あるいはセルサイト２１が受信機２２と通信できない他の理由）によりセル１８のセルサイト１９と実際通信してもよいことが認識される。
【００３５】
本発明の典型的な実施形態では、移動ＧＰＳ受信機１６は、ＧＰＳ受信機および通信システムの両方が同じハウジングの中に囲まれるようにＧＰＳ受信機と一体とされるセルベース通信システムを含む。これの１つの例は、共通回路をセルラ電話トランシーバと共有する一体ＧＰＳ受信機を有するセルラ電話である。この結合システムがセルラ電話システムのために使用される場合、伝送が受信機１６とセルサイト１３との間に生じる。したがって、受信機１６からセルサイト１３への伝送は、接続部１３ｂを介してセルラ交換局２４に伝搬され、セルラ交換局２４によってサービスされるセルの他のセルラ電話あるいは接続部（一般的にはワイヤ接続）を介して陸上固定電話システム／ネットワーク２８を介する他の電話のいずれかに伝搬される。用語ワイヤ接続は、光ファイバおよび銅ケーブル布線等のような他の非無線接続部を含んでいる。受信機１６と通信している他の電話からの伝送は、接続部１３ｂおよびセルサイト１３を通してセルラ交換局２４から伝達され、従来のような方法で受信機１６に戻される。
【００３６】
遠隔データ処理システム２６（いくつかの実施形態では、ＧＰＳサーバあるいは位置探知サーバとして呼ばれてもよい）は、システム１０に含められ、一つの実施形態では、ＧＰＳ受信機によって受信されたＧＰＳ信号を使用して移動ＧＰＳ受信機の位置を決定するために使用される。ＧＰＳサーバ２６は、接続部２７を通して陸上固定電話システム／ネットワーク２８に結合されてもよく、接続部２５を通してセルラ交換局２４にも任意に結合されてもよく、接続部２５ｂを通して交換局２４ｂにも任意に接続されてもよい。接続部２５および２７は無線でもよいけれども、接続部２５および２７は一般的にはワイヤ接続部であることが分かる。システム１０の任意の構成要素として示されるのは、ネットワーク２８を通してＧＰＳサーバ２６に結合される他のコンピュータシステムからなってもよい問い合わせ端末２９である。この問い合わせ端末２９は、セル中の１つの特定のＧＰＳ受信機の位置に対するリクエストをＧＰＳサーバ２６に送信してもよく、それはそのときＧＰＳ受信機の位置を決定し、この位置を問い合わせ端末２９に送り返すためにセルラ交換局を通して特定の通信システム／ＧＰＳ受信機との対話を開始する。他の実施形態では、ＧＰＳ受信機に対する位置決定は位置ＧＰＳ受信機のユーザによって開始されてもよい。すなわち、例えば、移動ＧＰＳ受信機のユーザは、統合セル電話の９１１を押し、移動ＧＰＳ受信機の位置で緊急状態を指示してもよく、これはここに記載されたように位置処理を開始してもよい。
【００３７】
セルラベースあるいはセルベース通信システムが１つ以上の送信機を有する通信システムであり、その各々が時間のいかなる瞬時にも予め規定される異なる地理的なエリアに役立つことが注目されるべきである。一般的には、カバーされるエリアは特定のセルラシステムによって決まるけれども、各送信機は、２０マイル未満の地理的な半径を有するセルに役立つ無線送信機である。セルラ電話、ＰＣＳ（個人通信システム）、ＳＭＲ（専用移動無線）、一方向および双方向ページャシステム、ＲＡＭ、ＡＲＤＩＳ、および無線パケットデータシステムのような多数の種類のセルラ通信システムがある。一般的には、所定の地理的なエリアはセルと呼ばれ、複数のセルは、まとめられ、図４に示されたセルラサービスエリア１１のようなセルラサービスエリアになり、これらの複数のセルは、接続部を陸上固定電話システムおよび／またはネットワークに与える１つあるいはそれ以上のセルラ交換局に結合される。サービスエリアは、しばしば課金目的のために使用される。したがって、それは２つ以上のサービスエリアのセルが１つの交換局に接続される場合であってもよい。例えば、図４では、セル１および２はサービスエリア１１にあり、セル３はサービスエリア１３にあるが、全て３つが交換局２４に接続される。それとは別に、時にはそれは、１つのサービスエリア内のセルが特に人口が密集したエリアの異なる交換局に接続された場合がある。一般に、サービスエリアは、互いに接近した地理的に近接した範囲内のセルの集合として規定される。上記の説明に合う他の種類のセルラシステムは、セルラ基地局あるいはセルサイトが一般的には地球の軌道を回る衛星である衛星ベースである。これらのシステムでは、セルセクタおよびサービスエリアは時間の関数として移動する。このようなシステムの例は、イリジウム、グローバルスター、オルブコム、およびオデッセイを含む。
【００３８】
図５は、図４のＧＰＳサーバ２６として使用されてもよいＧＰＳサーバ５０の例を示している。図５のＧＰＳサーバ５０は、フォールトトレラントディジタルコンピュータシステムであってもよいデータ処理装置５１を含む。ＳＰＳサーバ５０は、モデムあるいは他の通信インタフェース５２およびモデムあるいは他の通信インタフェース５３およびモデムあるいは他の通信インタフェース５４も含んでいる。これらの通信インタフェースは、ネットワーク６０、６２、および６４として示される３つの異なるネットワーク間で図５に示された位置探知サーバへあるいはこの位置探知サーバから情報を交換するための連結性をもたらす。このネットワーク６０は、セルラ交換局および／あるいは陸上固定電話システム交換機あるいはセルサイトを含む。したがって、このネットワーク６０は、セルラ交換局２４および２４ｂおよび陸上固定電話システム／ネットワーク２８およびセルラサービスエリア１１ならびにセル１８および２０を含むものとみなすことができる。このネットワーク６４は、その例が一般的には９１１の緊急電話呼び出しに応答する制御センターである公衆安全応答ポイント（ＰＳＡＰ）である図４の問い合わせ端末２９を含むものとみなすことができる。問い合わせ端末２９の場合、この端末は、位置情報をセルベース通信システムのいろいろなセルにある指定移動ＳＰＳ受信機から得るためにサーバ２６に問い合わせをするために使用されてもよい。この場合、位置探知動作は、移動ＧＰＳ受信機のユーザ以外の誰かによって開始される。セルラ電話を含む移動ＧＰＳ受信機からの９１１の電話呼の場合、位置探知処理はセルラ電話のユーザによって開始される。図４のＧＰＳ基準ネットワーク３２を示すネットワーク６２は、差分ＧＰＳ補正情報および衛星天体位置推算表データを含むＧＰＳ信号データもデータ処理装置に供給するように設計されたＧＰＳ基準受信機であるＧＰＳ受信機のネットワークである。サーバ５０が非常に大きな地理的なエリアに役立つ場合、任意のＧＰＳ受信機５６のようなローカルの任意のＧＰＳ受信機は、このエリア中で移動ＳＰＳ受信機が見える所にある全ＧＰＳ衛星を観測できなくてもよい。したがって、ネットワーク６２は、衛星天体位置推算表データを含む衛星メッセージデータを収集し、供給し、本発明により広いエリアにわたって差分ＧＰＳ補正データを供給する。
【００３９】
図５に示されるように、大容量記憶装置５５はデータ処理装置５１に結合される。一般的には、大容量記憶装置５５は、擬似距離を図４の受信機１６のような移動ＧＰＳ受信機から受信された後、ＧＰＳ位置計算を実行するソフトウェアための記憶装置を含む。これらの擬似距離は、通常セルサイトおよびセルラ交換局およびモデムあるいは他のインタフェース５３を通して受信される。大容量記憶装置５５は、少なくとも１つの実施形態では、モデムあるいは他のインタフェース５４を通してＧＰＳ基準ネットワーク３２によって供給される衛星天体位置推算表データを含む衛星メッセージデータを受信し、使用するために使用されるソフトウェアも含む。大容量記憶装置５５は、一般的には、セルサイト識別子のようなセルオブジェクト情報を記憶するデータベース、および一般的には特定のセルサイトと無線通信している移動ＳＰＳ受信機に対する推定位置である対応する近似位置も含む。このセルオブジェクト情報および対応する位置は、その例が図８に示され、さらに後述されるセルベース情報源である。
【００４０】
本発明の典型的な実施形態では、図４のＧＰＳ基準ネットワーク３２（図５のネットワーク６２として示される）がＧＰＳ基準ネットワークのいろいろな基準受信機が見えている所にある衛星から生衛星データメッセージを供給するのと同様に差分ＧＰＳ情報を供給するとき、任意のＧＰＳ受信機５６は必要ない。サーバ支援モード（サーバが補助データを移動ＳＰＳ受信機に供給する）では、モデムあるいは他のインタフェース５４を通してネットワークから得られる衛星メッセージデータは、通常、移動ＧＰＳ受信機に対する位置情報を計算するために移動ＧＰＳ受信機から得られる擬似距離と従来のように併用されることが分かる。インタフェース５２、５３および５４は各々、データ処理装置をネットワーク６４の場合に他のコンピュータシステムに、ネットワーク６０の場合にセルラベース通信システムに、およびネットワーク６２のコンピュータシステムのような伝送システムに結合するモデムあるいは他のコンピュータシステムであってもよい。一実施形態では、ネットワーク６２は地理的な地域にわたって分散されるＧＰＳ基準受信機の分散された集合を含むことが分かる。セルラベースシステムを通して移動ＧＰＳ受信機と通信しているセルサイトあるいはセルラサービスエリア近くの受信機から得られる差分補正ＧＰＳ情報は、移動ＧＰＳ受信機の近似位置に適切である差分ＧＰＳ補正情報を供給する。
【００４１】
図６は、ＧＰＳ受信機および通信システムトランシーバを含む一般化された結合システムを示している。一例では、通信システムトランシーバは、セルラ電話（ときにはセル電話あるいはＰＣＳ電話とも呼ばれる）である。システム７５は、アンテナ７７を有するＧＰＳ受信機７６と通信アンテナ７９を有する通信受信機７８とを含んでいる。ＧＰＳ受信機７６は、図６に示された接続部８０を通して通信トランシーバ７８に結合される。本発明の例による動作の１つのモードでは、通信システムトランシーバ７８は、アンテナ７９を通して近似ドップラーおよび推定擬似距離情報を受信し、この近似ドップラーおよび推定擬似距離情報をリンク８０によりＧＰＳ受信機７６に供給し、それはＧＰＳ信号をＧＰＳアンテナ７７を通してＧＰＳ衛星から受信することによって擬似距離決定を実行する。次に、決定された擬似距離は、通信システムトランシーバ７８を通して図４に示されたＧＰＳサーバのような位置探知サーバに送信される。一般的には、通信システムトランシーバ７８は、アンテナ７９を通して信号をセルサイトに送信する。このセルサイトは、次にこの情報を転送し、図４のＧＰＳサーバ２６のようなＧＰＳサーバに戻す。このシステムのためのいろいろな受信機の一例は当該分野で公知である。例えば、米国特許第５，６６３，７３４号は、改良されたＧＰＳ受信機システムを利用する結合されたＧＰＳ受信機および通信システムの一例を示している。結合されたＧＰＳおよび通信システムの他の例は、１９９６年５月２３日に出願された係属中の出願第０８／６５２，８３３号に示される。ＧＰＳ受信機のいろいろの異なるアーキテクチャは、本発明と併用されてもよい。すなわち、本発明のいろいろの例は、従来の単一あるいは並列のチャネル相関器ＳＰＳ受信機、ディジタル信号プロセッサを相関アルゴリズムと併用するＳＰＳ受信機（例えば、米国特許第５，６６３，７３４号を参照）、整合ファイルを使用するＳＰＳ受信機（例えば、出願がこれによって引用文献としてここに組み込まれる、１９９８年２月１１日に出願された係属中の米国特許出願第０９／０２１，８５４号を参照）および上記に参照された受信機のような高い並列相関システムを使用するＳＰＳ受信機と併用されてもよい。図６のシステムならびにＳＰＳ受信機を有する多数の他の通信システムは、本発明のＧＰＳ基準ネットワークあるいはネットワークの一部でないＳＰＳサーバ（例えば、サーバに時間情報および衛星位置情報を供給する基準ＧＰＳ受信機を有するセルサイトのサーバ）とともに作動するように本発明の方法と使用されてもよい。
【００４２】
図７は、ＧＰＳ基準局のための１つの実施形態を示している。各基準局がこのように構成され、通信ネットワークあるいは通信媒体に結合されてもよいことが分かる。一般的には、図７のＧＰＳ基準局９０のような各ＧＰＳ基準局は、ＧＰＳ信号をアンテナ９１が見えている所にあるＧＰＳ衛星から受信するＧＰＳアンテナ９１に結合される二重周波数ＧＰＳ基準受信機９２を含む。ＧＰＳ基準受信機は当該技術分野で周知である。本発明の一実施形態によるＧＰＳ基準実施形態９２は、少なくとも２つの種類の情報を受信機９２からの出力として供給する。擬似距離出力９３は、プロセッサ・ネットワークインタフェース９５に供給され、これらの擬似距離出力は、ＧＰＳアンテナ９１が見えている所にあるこれらの衛星に対する擬似距離補正を従来のように計算するために使用される。このプロセッサ・ネットワークインタフェース９５は、当該技術分野で周知であるようなＧＰＳ基準受信機からデータを受信するインタフェースを有する従来のディジタルコンピュータシステムであってもよい。このプロセッサ９５は、一般的にはＧＰＳアンテナ９１が見えている所にある各衛星に対する適切な擬似距離補正を決定するために擬似距離データを処理するように設計されたソフトウェアを含んでいる。次に、これらの擬似距離補正は、ネットワークインタフェースを通して他のＧＰＳ基準局も結合された通信ネットワークあるいは媒体９６に送信される。ＧＰＳ基準受信機９２は衛星メッセージデータ出力９４も供給する。このデータは、次にこのデータを通信ネットワーク９６上に送信するプロセッサ・ネットワークインタフェース９５に供給される。
【００４３】
衛星メッセージデータ出力９４は、一般的には各ＧＰＳ衛星から受信された実際のＧＰＳ信号の符号化された生の５０ボーナビゲーションデータである。そのようなとき、情報内容は、高精度衛星位置式（天体位置推算表方程式と呼ばれる）と、全ての衛星に対する近似衛星位置情報と、クロックエラーモデルと、時刻と、他の情報とを含んでいる。この衛星メッセージデータは、ＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号の５０ビット／秒データストリームとして放送され、ＧＰＳのＩＣＤ-２００ドキュメントに非常に詳述されるナビゲーションメッセージとも呼ばれる。このプロセッサ・ネットワークインタフェース９５は、この衛星メッセージデータ出力９４を受信し、実時間あるいは近実時間で通信ネットワーク９６に送信する。この衛星メッセージデータは、通信ネットワークに送信され、本発明の態様によりいろいろの位置探知サーバのネットワークを通して受信される。
【００４４】
本発明のある種の実施形態では、衛星メッセージデータの所定のセグメントだけが、ネットワークインタフェースおよび通信ネットワークに対するバンド幅要件を低下させるために位置探知サーバに送信されてもよい。さらに、このデータは連続して供給される必要がなくてもよい。例えば、全ての５つのフレームよりもむしろ天体位置推算表方程式を一緒に含む第１の３つのフレームだけが通信ネットワーク９６に送信されてもよい。本発明の一実施形態では、位置探知サーバは、ノーマンエフ・クラスナーにより１９９７年２月３日に出願された係属中の米国特許出願第０８／７９４，６４９号に記載された方法のような衛星データメッセージに関連した時間を測定する方法を実行するために１つあるいはそれ以上のＧＰＳ基準受信機から送信された衛星メッセージデータを使用してもよいことが分かる。ＧＰＳ基準受信機９２が衛星天体位置推算表データを含む２進データ出力９４を供給するために基準受信機９２が見える所にある異なるＧＰＳ衛星とは異なるＧＰＳ信号を復号化したことも分かる。
【００４５】
図８は、一実施形態では図４に示されたＧＰＳサーバ２６のようなデータ処理装置に保有されてもよいセルベース情報源の例を示している。それとは別に、この情報源は、図４のセルラ交換局２４のようなセルラ交換局あるいは図４に示されたサイト１３のような各セルサイトに保有されてもよい。しかしながら、一般的にはこの情報は、セルラ交換局に結合される位置探知サーバに保有され、日常的に更新される。この情報源は、いろいろのフォーマットのデータを保有し、図８に示されたフォーマットはフォーマットの一例だけを示していることが分かる。一般的には、推定位置２１２ａのような各推定位置は、セルサイト位置のような対応するセルオブジェクトあるいはセルサイト識別子２０８ａのようなセルサイトあるいはサービスエリアに対するＩＤを含む。セルベース情報源の情報は、列２０８および２１０のそれぞれに示されたセルサービスエリアあるいはセルサイトのＩＤのようなセルオブジェクト情報を含み、列２１２に示された情報のような対応する推定位置も含んでいる。各推定位置がセルサイトからの無線信号カバレッジによってカバーされる地理的な地域の平均位置であってもよいことが分かる。セルサイトの周りの推定位置の他の数学的表現が使用されてもよい。特にセルサイトの位置が、移動ＳＰＳ受信機がセルサイトの無線カバレッジの特定のエリアにある可能性がある位置を示さなくてもよいセルサイトの位置よりもむしろセルサイト近くの推定位置（例えば推定位置２１２ａ）を使用することは役に立ち得る。
【００４６】
次に、セルベース情報源２０１からの使用は、本発明の方法の例を示す図９とともに説明される。この下記の説明では、移動ＳＰＳ受信機は、ＳＰＳ信号を受信し、擬似距離をこれらの信号から決定するが、移動受信機で位置数式計算を完了しないと仮定される。むしろ、移動受信機は、これらの擬似距離を移動受信機が無線通信している特定のセルサイトに送信し、このセルサイトは、擬似距離を移動交換局に転送する。この移動交換局は、同様に擬似距離を図４のＧＰＳサーバ２６のような位置探知サーバに転送する。
【００４７】
図９の方法は、移動ＳＰＳ受信機がＳＰＳ補助情報に対するリクエストを送信する。一般的には、受信機の位置が望まれる場合、これが生じる。これは、ＳＰＳ受信機を追跡するためにＳＰＳ受信機のユーザのリクエスト（例えば、ユーザからの「９１１」呼び出し）あるいはＳＰＳ受信機から遠く離れている他のユーザのリクエストであってもよい。この補助情報リクエストは、セルベース通信システムを通してステップ２５３でＳＰＳ補助情報を受信する位置探知サーバに転送される。ステップ２５５では、位置探知サーバは、移動ＳＰＳ受信機の通信システムと通信するセルサイトを識別するセルサイト識別子を決定する。位置探知サーバは、セルベース情報源からのセルサイトによってサービスされるセルのオブジェクトに対する近似位置を得る。これは、図６に示された受信機のような移動ＳＰＳ受信機に結合される移動セルベース通信システムと無線通信しているセルサイトに対するセルサイト識別子あるいは位置を受信する位置探知サーバによって生じ得る。例えば、セルサイトは、セルサイトの識別子情報を転送できるしあるいはＳＰＳ補助情報リクエストによってセルサイトの位置を移動ＳＰＳ受信機から位置探知サーバに転送できる。セルサイト識別子あるいはセルサイトの位置のいずれかを使用して、位置探知サーバは、セルサイトによってサービスされるセルサイトのオブジェクトに対する近似位置を得るためにセルベース情報源でルックアップ動作を実行する。ステップ２５７で、位置探知サーバは、次にセルのオブジェクトが見えている所にある衛星に対する衛星位置を決定する。位置探知サーバは、一般的には、時刻も決定し、衛星位置情報および時刻から、セルのオブジェクトが見えている所にある衛星に対する推定距離を決定する。例えば、時刻情報は、局部的に位置探知サーバに接続されているＳＰＳ受信機あるいはその時刻情報が通信リンク（例えば、長距離リンクあるいは広域ネットワーク）を介して位置探知サーバに通信される遠隔ＳＰＳ受信機から得ることができる。これらの推定距離は、セルのオブジェクトに対して決定された近似位置に基づいている。すなわち、近似位置は移動ＳＰＳ受信機の近似位置であると考えられる。これらの推定距離も、位置探知サーバによって決定された時刻で見えている衛星に対して決定された衛星位置に基づいている。ステップ２５９では、サーバによって、推定距離および例えば、見えている衛星に対するドップラーを含む任意の付加的情報は、移動ＳＰＳ受信機に送信される。ステップ２６１では、移動ＳＰＳ受信機は、推定距離を受信し、信号を第１の衛星から得て、第１の衛星に対する第１の擬似距離を決定し、次に次の衛星に対する推定擬似距離を使用して次の衛星を探索する。このように、移動ＳＰＳ受信機は、各適切な衛星に対する推定擬似距離によって決定された距離で探索することによって見えているいろいろの衛星からＳＰＳ信号を得るために必要とされる探索時間を短くすることができる。推定距離は第１の衛星に対する推定擬似距離を含んでもよく、この推定擬似距離がこの擬似距離の精度に応じて第１の衛星の信号を探索する際に使用されてもよいし使用されなくてもよいことが分かる。しばしば、捕捉された第１の衛星は、見えている他の衛星に対して最高の信号対雑音比を有する。
【００４８】
本発明の他の例では、移動ＳＰＳ受信機が見えている衛星に対する擬似距離を決定し、衛星天体位置推算表データを得て、決定された擬似距離および衛星天体位置推算表データから衛星の位置を計算することによって衛星の位置（例えば、緯度および経度）を決定できることが分かる。すなわち、この場合、サーバは、セルのような領域内のサーバが見えている所にある衛星の衛星天体位置推算表データを移動受信機に供給する。
【００４９】
本発明のさらにもう一つの例では、位置探知サーバは、ＧＰＳ基準受信機に専用であり、ＧＰＳ基準受信機を有するセルサイトにある。この場合、各セルサイトは、セルサイト自身の位置探知サーバおよび時刻および衛星天体位置推算表データを位置探知サーバに供給するＧＰＳ基準受信機を有してもよい。この位置探知サーバは、次に、本発明に従ってこのデータを使用し、推定擬似距離あるいは推定衛星距離を移動ＳＰＳ受信機に供給するかあるいは時刻、近似位置、および衛星位置データを移動ＳＰＳ受信機に供給できるので、位置探知サーバは、ＳＰＳ信号を得る探索時間を減らすために推定距離を決定できる。セルサイトのＧＰＳ近似受信機の場合、一般的には、ローカルＧＰＳ基準受信機は差分補正および衛星天体位置推算表データおよび時刻を受信機が見えている所にある衛星から決定できるので、データをＧＰＳ基準受信機のネットワークから受信する必要が全然なく、セルサイトの位置（あるいは若干の近接のプロキシ）はセルサイトと通信している移動ＳＰＳ受信機の近似位置として使用できる。このローカルサーバは、単に補助情報（例えば、衛星天体位置推算表および／または時刻）を移動ＳＰＳ受信機に送信し、移動ＳＰＳ受信機に推定擬似距離あるいは距離を決定させ、ＳＰＳ信号を得る探索時間を減らことができ、あるいはこれらの推定擬似距離あるいは推定距離を決定し、これらの距離を移動ＳＰＳ受信機に送信できる。次に、移動ＳＰＳ受信機は、高精度の擬似距離を決定し、この受信機の位置（決定された擬似距離およびこの受信機がＳＰＳ衛星あるいは位置探知サーバから受信された衛星天体位置推算表データから）を計算するかあるいは高精度の擬似距離を決定し、これらの決定された擬似距離を移動ＳＰＳ受信機の位置を計算する位置探知サーバに送信できる。
【００５０】
前述のものは本発明の一例であり、本発明の範囲内にあるいろいろの代替物がある。例えば、移動ＳＰＳ受信機は、遠隔サーバからの援助なしに全ての動作そのものを実行できる。移動ＳＰＳ受信機は、移動ＳＰＳ受信機に送信されるセルサイト識別子からこの受信機の近似位置を決定できるかもしれない。セルサイト識別子を使用すると、移動ＳＰＳ受信機は、移動ＳＰＳ受信機に保有されるデータベースのルックアップ動作を実行し、近似位置を決定でき、天体暦情報も（例えば、前のＳＰＳ信号受信に基づいて受信機の記憶装置から）あるいは他の衛星位置情報を得ることができ、時刻情報を（例えば、前述のようなセルラ送信から）得ることができる。衛星位置情報、時刻、および近似位置から、移動ＳＰＳ受信機は、見えている衛星に対するＳＰＳ信号を探索し、得るのに必要な時間を短くするためにいろいろの衛星に対する推定擬似距離を決定できる。それとは別に、ＳＰＳ受信機は、決定された擬似距離をそのとき位置計算を完了する位置探知サーバにも送信できるけれども、ＳＰＳ受信機は、次に、擬似距離および衛星天体位置推算表データを使用することによって位置計算を完了できる。
【００５１】
本発明の他の代替例では、サーバは、近似位置および／または衛星天体位置推算表データを次に移動ＳＰＳ受信機自体の推定擬似距離を決定する移動ＳＰＳ受信機に供給することによって補助動作を実行できる。さらに他の代替では、サーバは、衛星天体位置推算表情報を供給することによって移動ＳＰＳ受信機を助け、移動装置は、時間およびこの装置の近似位置を移動ＳＰＳ装置とセルサイトとの間の送信から決定し、次に移動ＳＰＳ装置は、推定擬似距離を決定する。
【００５２】
探索削減の主要な変形は図１０の表に与えられる。この表は、ＳＰＳ受信機で確立できる時刻の精度を表の行３０２および３０４に沿って識別する。この表は、列３０８、３１０および３１２に沿ってＳＰＳ受信機によって得られた補助位置情報の特徴を識別する。表のエントリー３２２、３２４、３２６、３３０、３３２、および３３４は、第１の処理済衛星信号の探索距離が減少できるかどうかを示している。最初の探索では、未支援ＳＰＳ受信機は、米国のＧＰＳシステム（Ｃ／Ａコード）の場合１ミリ秒期間であるＰＮフレームにわたって探索する。したがって、ＳＰＳ受信機に使用可能である時刻が１ミリ秒に過ぎないならば、ＳＰＳ受信機は、ＰＮエポックの間全体で１ミリ秒範囲を探索しなければならない。しかしながら、一旦第１の衛星信号が得られると、他の信号の探索は、第１の信号の探索手順から検出されたＰＮエポックに対して時々行うことができる（すなわち、第１の信号の擬似距離の決定）。これは前述された。より高精度の時刻がＳＰＳ受信機で利用可能である場合、第１の衛星の信号探索範囲が減少できる。全ての場合、探索減少は、ＳＰＳに対する衛星の距離の近似情報（光速を使用して、距離あるいは等価時間単位のいずれかで示される）を必要とする。
【００５３】
距離情報は、３つの主要な方法（３１４，３１６および３１８）によって供給できる。すなわち、（１）衛星天体位置推算表（ephemeris）データを供給すること、（２）衛星天体暦（almanac）データを供給すること、（３）衛星距離データを供給すること。ここで、衛星天体位置推算表データは、比較的短い時間、一般的には、２時間未満有効である衛星の位置対時間の高精度な数学的記述を意味する。天体暦データは、比較的長い時間、一般的には１月間有効である衛星の位置対時間の数学的記述である。衛星の特性によって、衛星の位置の精度は、天体位置推算表データ（数メートルエラー）に対して天体暦データ（一般的には数キロメートルエラー）で非常に小さく、式が更新されるまで、この精度は時間とともに低下する。天体位置推算表データおよび天体暦データの両方がＧＰＳ衛星によって送信される。このデータの形式は、一般的にはケプラー方程式に関連する係数である。しかしながら、他の記述は可能であり（例えば、球面調波記述等）、本発明に準じている。例えば、天体暦あるいは天体位置推算表データが遠隔位置探知サーバからＳＰＳ受信機に供給される場合、このデータは、例えば、ＳＰＳ受信機あるいは減少された記憶装置において減少された計算を可能にすることができる多数の形式をとってもよい。天体暦データあるいは天体位置推算表データがＳＰＳ受信機に利用される場合、ＳＰＳ受信機は、この受信機の位置を知らなければならないので、（近似）衛星距離は所与の時間に計算できる。正確な時間が使用可能である場合、距離および時間は、ＰＮフレームエポックを推定し、処理される第１の衛星の信号に対してさえ探索時間を減らす。近似時間（１ミリ秒以上）が利用可能である場合、得られる第１の信号の後の信号は第１の衛星および次の衛星に対する推定される距離の差を計算することによって探索できる。次に、次の衛星のＰＮフレームエポックの各々は、推定距離差（時間単位に示される）に等しい量だけ第１の（あるいは他の処理される）信号に対して検出されたＰＮフレームエポックからオフセットされる距離で探索できる。第３の方法は、推定衛星距離方程式をＳＰＳ受信機に直接に与える。これらの方程式、例えば、時間あるいは距離の多項式は、ＳＰＳ受信機に接近して置かれ、ＳＰＳ受信機の位置を近似的に知り、この受信機の位置に対する適切な方程式を与える遠隔サーバによってＳＰＳ受信機に与えられてもよい。この場合、この式は各衛星を探索する時間の範囲を与えるので、ＳＰＳ受信機は、この受信機の位置を知る必要がない。実際には、３２６は、単に探索する時間の範囲の直接の細目であり、３３４は、所与の衛星信号の受信時間に対して探索する時間の範囲の仕様である。
【００５４】
天体暦データを使用する長所は、このデータは非常に長時間有効であり、したがってサーバからの送信を非常にしばしば必要としないしあるいは天体暦がＳＰＳの送信から時々読み取られる場合、決して必要としないということである。天体位置推算表データの長所は、このデータがより正確であり、したがって天体暦データを減少させるよりもより大きい程度まで探索範囲を減らすことである。さらに、サーバから送信された天体位置推算表データは、ＳＰＳ衛星からこのデータを読み取ること（時間がかかり、弱い受信信号レベルに対して困難である）を必要としないで、ＳＰＳ受信機でこの受信機の位置を計算するために使用されてもよい。衛星距離方程式は、天体位置推算表データあるいは天体暦データのいずれかに対して置換において使用されてもよいが、一般的には比較的短時間にわたって正確であるしあるいはこの方程式が長い時間にわたって有効であるべきである場合、他の数学的記述と同様にサイズがコンパクトでなくてもよい。したがって、位置情報を供給する方式の各々は、長所および異なる用途でトレードオフであり得る欠点を有する。
【００５５】
本発明の方法および装置はＧＰＳ衛星に関して説明されているけれども、教示がプセドライトあるいは衛星およびプセドライトの組み合わせを利用する位置決めシステムに同様に応用可能であることが分かる。プセドライトは、通常ＧＰＳ時間と同期するＬバンドキャリア信号で変調されたＰＮコード（ＧＰＳ信号と同様である）を放送する地上ベース送信機である。各送信機は、遠隔受信機によって識別を可能にするように固有ＰＮコードを割り当てられてもよい。プセドライトは、トンネル、鉱山、建物あるいは他の閉鎖エリアのような軌道を回っている衛星からのＧＰＳ信号が利用できない場合に役に立つ、ここで使用されるような用語「衛星」は、プセドライトあるいはプセドライトの均等物を含むことを意図され、ここで使用されるような用語ＧＰＳ信号は、プセドライトあるいはプセドライトの均等物からのＧＰＳに類似した信号を含むことを意図されている。
【００５６】
前述の議論において、本発明は、米国のグローバルポジショニング衛星（ＧＰＳ）システムの用途を参照して説明される。しかしながら、これらの方法は、類似の衛星位置決めシステム、特にロシアのグロナスシステムに同様に応用可能であることは明白であるべきである。このグロナスシステムは、異なる衛星からの放射が異なる擬似ランダムコードを使用するよりもむしろわずかに異なる周波数を利用することによって互いに差がとられる点でＧＰＳシステムと主に異なる。ここで使用される「用語」は、ロシアのグロナスシステムを含むこのような他の衛星位置決めシステムを含む。
【００５７】
前述の明細書では、本発明は、本発明の特定の典型的な実施形態を参照して説明された。しかしながら、いろいろの修正および変更は、添付された特許請求の範囲に詳述される本発明のより広い精神および範囲から逸脱しないでこれに対して行われてもよいことは明らかである。この明細書および図面は、したがって、制限的な意味よりも例示的意味で考察されるべきである。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
衛星位置決めシステム（ＳＰＳ）受信機で衛星位置決めシステム（ＳＰＳ）信号を得る探索時間を減少させる方法であって、 第１のＳＰＳ衛星に対する第１の擬似距離を決定し、 前記ＳＰＳ受信機の近似位置を決定し、 第２のＳＰＳ衛星に対する第２の擬似距離のための推定擬似距離を決定し、前記推定擬似距離が、前記近似位置および前記第１の擬似距離から決定され、 前記推定擬似距離によって決定された距離にある前記第２のＳＰＳ衛星からのＳＰＳ信号の到達時間を探索することを含む方法。
【請求項２】
時間情報を決定し、 前記第２の衛星の衛星位置を決定することをさらに含み、前記推定擬似距離が、前記近似位置および前記衛星位置から決定される請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記探索時間が前記ＳＰＳ信号を最初に得るためのものであり、かつ前記推定擬似距離が前記第２のＳＰＳ衛星のための予め決定された擬似距離に基づかなくて、かつ前記探索時間が前記推定擬似距離によって決定された時間間隔以上であり、かつ前記時間情報が、±１０分内の精度である近似時刻であり、かつ前記推定擬似距離が、前記ＳＰＳ衛星からのＳＰＳ信号の推定到達時間あるいは前記ＳＰＳ受信機からの前記ＳＰＳ衛星に対する推定距離の中の１つである請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記距離が、前記近似位置および前記時間情報および前記衛星位置の少なくとも１つに関連したエラーに基づいている請求項２記載の方法。
【請求項５】
前記距離が、前記第１の擬似距離および前記ＳＰＳ受信機の基準時間に対して決定される請求項２記載の方法。
【請求項６】
前記近似位置が、セルベース情報源から得られる請求項２記載の方法。
【請求項７】
前記近似位置が、前記セルベース情報源から前記ＳＰＳ受信機で受信される請求項６記載の方法。
【請求項８】
前記セルベース情報源が位置探知サーバに結合され、かつ前記近似位置がセルベース通信システムのセルオブジェクトの位置を示す請求項６記載の方法。
【請求項９】
高精度搬送波信号を供給する供給源から前記高精度搬送波信号を受信し、 前記高精度搬送波信号に自動的にロックし、かつ基準信号を供給し、 局部発振器信号を供給し、ＳＰＳ信号を得るために前記基準信号を使用することをさらに含む請求項２記載の方法。
【請求項１０】
前記位置探知サーバが、前記ＳＰＳ受信機に結合される無線通信システムと無線通信している無線セルサイトの識別を決定することによって前記近似位置を前記セルベース情報源から決定する請求項８記載の方法。
【請求項１１】
前記位置探知サーバが前記推定擬似距離を決定する請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
第３のＳＰＳ衛星に対する第３の擬似距離のための他の推定擬似距離を決定し、 前記第３のＳＰＳ衛星の他の衛星位置を決定することをさらに含み、前記他の推定擬似距離が、前記近似位置および前記他の衛星位置から決定される請求項２記載の方法。
【請求項１３】
前記他の推定擬似距離によって決定された距離にある前記第３のＳＰＳ衛星からＳＰＳ信号を探索することをさらに含む請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
ＳＰＳ受信機で衛星位置決めシステム（ＳＰＳ）信号を最初に得る方法であって、 第１のＳＰＳ衛星に対する第１の擬似距離を決定し、 前記ＳＰＳ受信機の近似位置を決定し、 第２のＳＰＳ衛星に対する第２の擬似距離のための推定擬似距離を決定し、前記推定擬似距離が、前記近似位置および前記第１の擬似距離から決定され、 前記推定擬似距離によって決定された距離にある前記第２のＳＰＳ衛星からのＳＰＳ信号の到達時間を探索することを含む方法。
【請求項１５】
時間情報を決定し、 前記第２の衛星の衛星位置を決定することをさらに含み、前記推定擬似距離が、前記近似位置および前記衛星位置から決定される請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
前記探索時間が前記ＳＰＳ信号を最初に得るためにあり、かつ前記推定擬似距離が前記第２のＳＰＳ衛星のための予め決定された擬似距離に基づかない請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
前記距離が、前記第１の擬似距離および前記ＳＰＳ受信機の基準時間に対して決定される請求項１５記載の方法。
【請求項１８】
前記近似位置がセルベース情報源から得られる請求項１５記載の方法。
【請求項１９】
前記近似位置が、前記セルベース情報源から前記ＳＰＳ受信機で受信される請求項１８記載の方法。
【請求項２０】
前記セルベース情報源が位置探知サーバに結合され、かつ前記近似位置がセルベース通信システムのセル対象物の位置を示している請求項１８記載の方法。
【請求項２１】
高精度搬送波信号を供給する供給源から前記高精度搬送波信号を受信し、 前記高精度搬送波信号に自動的にロックし、かつ基準信号を供給し、 局部発振器信号を供給し、ＳＰＳ信号を得るために前記基準信号を使用することをさらに含む請求項２０記載の方法。
【請求項２２】
前記位置探知サーバが、前記ＳＰＳ受信機に結合される無線通信システムと無線通信している無線セルサイトの識別を決定することによって前記近似位置を前記セルベース情報源から決定する請求項２０記載の方法。
【請求項２３】
ＳＰＳ信号を受信するように構成されるＳＰＳアンテナと、 前記ＳＰＳアンテナに結合されたプロセッサとを備え、前記プロセッサが、第１のＳＰＳ衛星に対する第１の擬似距離を決定し、かつ第２のＳＰＳ衛星に対する推定擬似距離によって決定された距離にある前記第２のＳＰＳ衛星からのＳＰＳ信号の到達時間を探索し、前記推定擬似距離が、前記ＳＰＳ受信機の近似位置および前記第１の擬似距離から決定される衛星位置決めシステム（ＳＰＳ）受信機。
【請求項２４】
前記プロセッサに結合された通信システムをさらに含み、前記通信システムが、前記近似位置を前記プロセッサに供給する請求項２３記載のＳＰＳ受信機。
【請求項２５】
前記プロセッサに結合されたセルベース通信システムをさらに含み、前記セルベース通信システムが、前記推定擬似距離を受信し、かつ前記推定擬似距離を前記プロセッサに供給する請求項２３記載のＳＰＳ受信機。
【請求項２６】
推定擬似距離が、前記近似位置および前記第２のＳＰＳ衛星の衛星位置から決定される請求項２５記載のＳＰＳ受信機。
【請求項２７】
前記推定近似距離が、前記第２のＳＰＳ衛星に対する予め決定された擬似距離に基づかない請求項２５記載のＳＰＳ受信機。
【請求項２８】
前記距離が、前記第１の擬似距離および前記ＳＰＳ受信機の近似時間に対して決定される請求項２５記載のＳＰＳ受信機。
【請求項２９】
前記プロセッサが、第３のＳＰＳ衛星に対する他の推定擬似距離によって決定された距離にある第３のＳＰＳ衛星からのＳＰＳ信号を探索し、前記推定擬似距離が前記ＳＰＳ受信機の前記近似位置から決定される請求項２８記載のＳＰＳ受信機。
【請求項３０】
通信インタフェースと、記憶装置と、前記記憶装置および前記通信インタフェースに結合されたプロセッサとを備え、前記プロセッサが、前記通信インタフェースを通して前記ディジタル処理システムと通信できる移動衛星位置決めシステム（ＳＰＳ）受信機の近似位置を決定し、かつ前記プロセッサが、第１のＳＰＳ衛星に対する第１の擬似距離のための推定擬似距離を決定し、前記推定擬似距離が、前記近似位置および前記第１のＳＰＳの衛星位置から決定され、かつ前記推定擬似距離が、前記通信インタフェースを通して前記移動ＳＰＳ受信機に送信されるディジタル処理システム。
【請求項３１】
前記近似位置が、前記記憶装置に記憶されたセルベース情報源から得られる請求項３０記載のディジタル処理システム。
【請求項３２】
前記セルベース情報源が、無線セルベース通信システムのセルの対象物に対して近似位置情報を供給する請求項３１記載のディジタル処理システム。
【請求項３３】
前記近似位置が、無線セルベース通信システムのセル対象物の位置を示している請求項３１記載のディジタル処理システム。
【請求項３４】
前記セル対象物が、前記無線セルベース通信システムの無線セルサイトである請求項３３記載のディジタル処理システム。
【請求項３５】
前記近似位置が、前記移動ＳＰＳ受信機に結合された無線通信システムと無線通信している無線セルベース情報源から決定される請求項３３記載のディジタル処理システム。
【請求項３６】
データ処理システムによって実行されるとき、移動衛星位置決めシステム（ＳＰＳ）受信機の近似位置を決定し、第１のＳＰＳ衛星に対する第１の擬似距離のための推定擬似距離を決定し、前記推定近似距離が、前記近似位置および前記第１のＳＰＳ衛星の衛星位置から決定され、
前記推定擬似距離を前記移動ＳＰＳ受信機に送信することを含む方法を前記データ処理システムに実行させる実行可能なコンピュータプログラム命令を含むコンピュータ可読媒体。
【請求項３７】
前記方法がさらに、第２のＳＰＳ衛星に対する第２の擬似距離のための他の推定擬似距離を決定することを含み、前記他の推定擬似距離が、前記近似位置および前記第２のＳＰＳ衛星の他の衛星位置から決定され、かつ前記近似位置が、前記位置ＳＰＳ受信機に結合された無線通信システムと無線通信している無線セルサイトの識別を決定することによって前記セルベース情報源から決定される請求項３６記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項３８】
前記時間情報が、１０分よりよい精度を有する前記ＳＰＳ受信機の近似時刻であり、かつ前記衛星位置が、前記ＳＰＳ受信機によって見ることができるＳＰＳ衛星のセットに対応する天体位置推算表データのセットを送信する外部源から決定される請求項２記載の方法。
【請求項３９】
前記ＳＰＳ受信機が、セルベース通信システムの通信信号から前記時間情報を決定する請求項２記載の方法。
【請求項４０】
前記ＳＰＳ受信機が、ＳＰＳ信号を得るために整合フィルタを使用する請求項２記載の方法。
【請求項４１】
前記衛星位置が、（ａ）前記ＳＰＳ受信機によって見ることができるＳＰＳ衛星のセットに対応する天体位置推算表データのセット、あるいは（ｂ）前記ＳＰＳ受信機によって見ることができる前記ＳＰＳ衛星のセットに対応する天体暦データのセットの少なくとも１つを含む請求項２に記載の方法。
【請求項４２】
前記天体位置推算表データのセットがＳＰＳ受信機の基準ネットワークから得られる請求項４１記載の方法。
【請求項４３】
前記天体暦データのセットがＳＰＳ受信機の基準ネットワークから得られる請求項４１記載の方法。
【請求項４４】
前記天体位置推算表データのセットが、前記ＳＰＳ受信機と通信しているセルサイトでＳＰＳ基準受信機から得られる請求項４１記載の方法。
【請求項４５】
前記天体暦データのセットが、前記ＳＰＳ受信機と通信しているセルサイトでＳＰＳ基準受信機から得られる請求項４１記載の方法。
【請求項４６】
前記天体暦データのセットが、ＳＰＳ衛星からのＳＰＳ信号から前記ＳＰＳ受信機によって得られる請求項４１記載の方法。
【請求項４７】
前記セルベース通信システムが、ＣＤＭＡ（符号分割多元接続）システムである請求項３９記載の方法。
【請求項４８】
前記時刻を決定するステップが、セルベース通信リンクを介して前記ＳＰＳ受信機によって受信されたセルラ通信信号に提供する時刻メッセージを読み取ることによって実行される請求項３９記載の方法。
【請求項４９】
衛星位置決めシステム（ＳＰＳ）受信機の衛星位置決めシステム（ＳＰＳ）信号を得る探索時間を減少させる方法であって、 前記ＳＰＳ信号のフレーム時間よりよい精度の前記ＳＰＳ受信機で時刻を決定し、 前記ＳＰＳ受信機の近似位置を決定し、 少なくとも１つのＳＰＳ衛星に対する推定擬似距離を決定し、前記推定擬似距離が、前記近似位置および衛星位置および前記時刻から決定され、 前記推定擬似距離によって決定された距離の前記ＳＰＳ衛星からＳＰＳ信号の到達時間を探索することを含む方法。
【請求項５０】
前記衛星位置データが外部源から受信される請求項４９記載の方法。
【請求項５１】
前記探索時間が、前記ＳＰＳ信号を最初に得るためのものであり、かつ前記推定擬似距離が、前記ＳＰＳ衛星に対する予め決定された擬似距離に基づいていなく、かつ前記衛星位置データが、前記ＳＰＳ受信機によって見ることができるＳＰＳ衛星のセットに対応する天体暦データのセットを含む請求項５０記載の方法。
【請求項５２】
前記距離が、前記近似位置および前記時刻および前記衛星位置データの少なくとも１つと関連するエラーに基づいている請求項５０記載の方法。
【請求項５３】
前記衛星位置データが、前記ＳＰＳ受信機によって見ることができるＳＰＳ衛星のセットに対応する天体位置推算表データのセットを含む請求項５０記載の方法。
【請求項５４】
前記近似位置が、セルベース情報源から得られ、かつ前記外部源が、（ａ）ＳＰＳ衛星あるいは（ｂ）セルベース通信システムの中の少なくとも１つである請求項５０記載の方法。
【請求項５５】
前記近似位置が、前記セルベース情報源から前記ＳＰＳ受信機で受信される請求項５４記載の方法。
【請求項５６】
前記セルベース情報源が位置探知サーバに結合され、かつ前記近似位置がセルベース通信システムのセル対象物の位置を示している請求項５４記載の方法。
【請求項５７】
高精度搬送波信号を供給する供給源から前記高精度搬送波信号を受信し、 前記高精度搬送波信号に自動的にロックし、かつ基準信号を供給し、 局部発振器信号を供給し、ＳＰＳ信号を得るために前記基準信号を使用することをさらに含む請求項５６記載の方法。
【請求項５８】
前記位置探知サーバが、前記ＳＰＳ受信機に結合される無線通信システムと無線通信している無線セルサイトの識別を決定することによって前記近似位置を前記セルベース情報源から決定する請求項５６記載の方法。
【請求項５９】
前記位置探知サーバが前記推定擬似距離を決定する請求項５８記載の方法。
【請求項６０】
他のＳＰＳ衛星に対する他の擬似距離のための他の推定擬似距離を決定し、 前記他のＳＰＳ衛星の他の衛星位置を決定することをさらに含み、前記他の推定擬似距離が、前記近似位置および前記他の衛星位置から決定される請求項５０に記載の方法。
【請求項６１】
前記他の推定擬似距離によって決定された距離にある前記他のＳＰＳ衛星からＳＰＳ信号の到達時間を探索することをさらに含む請求項６０記載の方法。
【請求項６２】
ＳＰＳ受信機の衛星位置決めシステム（ＳＰＳ）信号を最初に得る方法であって、 前記ＳＰＳ信号のフレーム時間よりよい精度の前記ＳＰＳ受信機で時刻を決定し、前記ＳＰＳ受信機の近似位置を決定し、少なくとも１つのＳＰＳ衛星に対する推定擬似距離を決定し、前記推定擬似距離が、前記近似位置および前記衛星位置データおよび前記時刻から決定され、 前記推定擬似距離によって決定された距離にある前記ＳＰＳ衛星からＳＰＳ信号の到達時間を探索することを含む方法。
【請求項６３】
前記衛星位置データが外部源から受信される請求項６２記載の方法。
【請求項６４】
前記探索時間が、前記ＳＰＳ信号を最初に得るためのものであり、かつ前記推定擬似距離が、前記ＳＰＳ衛星に対する予め決定された擬似距離に基づいていなく、かつ前記衛星位置データが、前記ＳＰＳ受信機によって見ることができるＳＰＳ衛星のセットに対応する天体暦データのセットを含む請求項６３記載の方法。
【請求項６５】
前記衛星位置データが、前記ＳＰＳ受信機によって見ることができるＳＰＳ衛星のセットに対応する天体位置推算表データのセットを含む請求項６３記載の方法。
【請求項６６】
前記近似位置がセルベース情報源から得られる請求項６３記載の方法。
【請求項６７】
前記近似位置が、前記セルベース情報源から前記ＳＰＳ受信機で受信される請求項６６記載の方法。
【請求項６８】
前記セルベース情報源が位置探知サーバに結合され、かつ前記近似位置がセルベース通信システムのセル対象物の位置を示す請求項６６記載の方法。
【請求項６９】
高精度搬送波信号を供給する供給源から前記高精度搬送波信号を受信し、 前記高精度搬送波信号に自動的にロックし、かつ基準信号を供給し、 局部発振器信号を供給し、ＳＰＳ信号を得るように前記基準信号を使用することをさらに含む請求項６８記載の方法。
【請求項７０】
前記位置探知サーバが、前記ＳＰＳ受信機に結合される無線通信システムと無線通信している無線セルサイトの識別を決定することによって前記近似位置を前記セルベース情報源から決定する請求項６８記載の方法。
【請求項７１】
ＳＰＳ信号を受信するように構成されるＳＰＳアンテナと、 前記ＳＰＳアンテナに結合されたプロセッサとを備え、前記プロセッサが、前記ＳＰＳ信号のフレーム時間よりよい精度の前記ＳＰＳ受信機で時刻を決定し、かつ第２のＳＰＳ衛星に対する推定擬似距離によって決定された距離の前記第２のＳＰＳ衛星からのＳＰＳ信号の到達時間を探索し、前記推定擬似距離が、前記ＳＰＳ受信機の近似位置および衛星位置データおよび前記時刻からから決定される衛星位置決めシステム（ＳＰＳ）受信機。
【請求項７２】
前記プロセッサに結合される通信システムをさらに含み、前記通信システムが前記近似位置を前記プロセッサに供給する請求項７１記載のＳＰＳ受信機。
【請求項７３】
前記プロセッサに結合されるセルベース通信システムをさらに含み、前記セルベース通信システムが、前記推定擬似距離を受信し、かつ前記推定擬似距離を前記プロセッサに供給する請求項７１記載のＳＰＳ受信機。
【請求項７４】
前記推定擬似距離が、前記近似位置および前記ＳＰＳ衛星の衛星位置から決定される請求項７３記載の方法。
【請求項７５】
前記推定擬似距離が、前記ＳＰＳ衛星に対する予め決定された擬似距離に基づかない請求項７３記載の方法。
【請求項７６】
前記衛星位置データが、（ａ）ＳＰＳ衛星あるいは（ｂ）セルベース通信システムの中の１つである外部源から受信され、かつ前記時刻がセルベース通信システムの通信信号から決定される請求項７２記載のＳＰＳ受信機。
【請求項７７】
前記プロセッサが、前記他のＳＰＳ衛星に対する他の推定擬似距離によって決定された距離にある他のＳＰＳ衛星からのＳＰＳ信号の到達時間を探索し、前記推定擬似距離が前記ＳＰＳ受信機の前記近似位置から決定される請求項７６記載のＳＰＳ受信機。
【請求項７８】
前記ＳＰＳ受信機が、ＳＰＳ信号を得るために整合ファイルを使用する請求項４９記載の方法。
【請求項７９】
前記ＳＰＳ受信機が、セルベース通信システムの通信信号から前記時刻を決定する請求項４９記載の方法。
【請求項８０】
前記セルベース通信システムが、ＣＤＭＡ（符号分割多元接続）システムを含む請求項７９記載の方法。
【請求項８１】
前記通信信号が、時刻メッセージあるいは一連の時間パルスの１つである請求項７９記載の方法。
【請求項８２】
前記天体暦データのセットが、（ａ）ＳＰＳ受信機の基準ネットワーク、（ｂ）前記ＳＰＳ受信機と通信しているセルサイトのＳＰＳ基準受信機、あるいは（ｃ）前記ＳＰＳ受信機によってＳＰＳ衛星からＳＰＳ信号の中の少なくとも１つから受信される請求項５１の方法。
【請求項８３】
前記天体位置推算表データのセットが、（ａ）ＳＰＳ受信機の基準ネットワーク、（ｂ）前記ＳＰＳ受信機と通信しているセルサイトのＳＰＳ基準受信機、あるいは（ｃ）前記ＳＰＳ受信機によってＳＰＳ衛星からのＳＰＳ信号の中の少なくとも１つから受信される請求項５３の方法。
【請求項８４】
衛星位置決めシステム（ＳＰＳ）受信機の衛星位置決めシステム（ＳＰＳ）信号を得る探索時間を減少させる方法であって、 前記ＳＰＳ受信機で時刻を決定し、 推定距離対時間の数学的記述のセットを得、前記推定距離が、前記ＳＰＳ受信機から前記ＳＰＳ受信機によって見ることができる前記ＳＰＳ衛星までであり、 少なくとも１つのＳＰＳ衛星に対する推定擬似距離を決定し、前記推定擬似距離が、前記時刻および前記数学的記述のセットから決定され、 前記推定擬似距離によって決定された距離の前記ＳＰＳ衛星からＳＰＳ信号の到達時間を探索することを含む方法。
【請求項８５】
前記数学的記述のセットが外部源から受信される請求項８４記載の方法。
【請求項８６】
前記探索時間が、前記ＳＰＳ信号を最初に得るためのものであり、かつ前記推定擬似距離が、前記ＳＰＳ衛星からのＳＰＳ信号の推定到達時間あるいは前記ＳＰＳ受信機から前記ＳＰＳ衛星までの推定距離の中の１つであり、かつ前記探索が前記推定擬似距離によって決定された時間間隔にわたっている請求項８５記載の方法。
【請求項８７】
前記距離が、前記時刻および前記数学的記述のセットの少なくとも１つに関連したエラーに基づいている請求項８５の方法。
【請求項８８】
第１のＳＰＳ衛星に対する第１の擬似距離を決定することをさらに含み、かつ前記推定擬似距離が、前記第１の擬似距離からも決定され、かつ前記時刻が近似である請求項８５記載の方法。
【請求項８９】
前記数学的近似のセットが、セルベース情報源から得られた前記ＳＰＳ受信機の近似位置を使用する請求項８５に記載の方法。
【請求項９０】
前記近似位置が、前記セルベース情報源から前記ＳＰＳ受信機で受信される請求項８９記載の方法。
【請求項９１】
前記セルベース情報源が位置探知サーバに結合され、かつ前記近似位置が、セルベース通信システムのセル対象物の位置を示す請求項８９記載の方法。
【請求項９２】
前記セル対象物が、前記セルベース通信システムの無線セルサイトである請求項９１記載の方法。
【請求項９３】
前記位置探知サーバが、前記ＳＰＳ受信機に結合される無線通信システムと無線通信している無線セルサイトの識別を決定することによって前記近似位置を前記セルベース情報源から決定する請求項９１記載の方法。
【請求項９４】
前記位置探知サーバが、前記数学的記述のセットを決定し、かつ前記数学的記述のセットを前記ＳＰＳ受信機に送信させる請求項９３記載の方法。
【請求項９５】
高精度搬送波信号を前記高精度搬送波信号を供給する供給源から受信し、 前記高精度搬送波信号に自動的にロックし、かつ記述信号を供給し、 局部発振器信号を供給し、ＳＰＳ信号を得るために前記基準信号を使用することを含む請求項８５記載の方法。
【請求項９６】
前記時刻が前記ＳＰＳ信号のフレーム時間内に対して正確である請求項８５記載の方法。
【請求項９７】
ＳＰＳ信号を受信するように構成されるＳＰＳアンテナと、 前記ＳＰＳアンテナに結合されたプロセッサとを備え、前記プロセッサが、ＳＰＳ受信機で時刻を決定し、かつ前記ＳＰＳ衛星の推定擬似距離によって決定された距離にあるＳＰＳ衛星からのＳＰＳ信号の到達時間を探索し、前記推定擬似距離が、前記時刻および推定距離対時間の数学的記述のセットから決定され、前記推定距離が、前記ＳＰＳ受信機から前記ＳＰＳ受信機によって見ることができる前記ＳＰＳ衛星までである衛星位置決めシステム（ＳＰＳ）受信機。
【請求項９８】
前記プロセッサに結合される通信システムをさらに含み、前記通信システムが、前記数学的記述のセットを受信し、かつ前記数学的記述のセットを前記プロセッサに供給する請求項９７記載のＳＰＳ受信機。
【請求項９９】
前記プロセッサに結合されるセルベース通信システムをさらに含み、前記セルベース通信システムが、前記時刻を指定するメッセージを受信し、かつ前記時刻を前記プロセッサに供給する請求項９７記載のＳＰＳ受信機。
【請求項１００】
前記時刻が１０分以内の近似である場合、前記プロセッサが第１のＳＰＳ衛星の第１の擬似距離を決定し、かつ前記推定擬似距離が第１の擬似距離からも決定される請求項９７記載のＳＰＳ受信機。
【請求項１０１】
前記推定擬似距離が、前記ＳＰＳ衛星からのＳＰＳ信号の推定到達時間あるいは前記ＳＰＳ受信機から前記ＳＰＳ衛星までの推定距離の中の１つである請求項９７記載のＳＰＳ受信機。
【請求項１０２】
前記プロセッサが前記探索を実行する整合フィルタを含む請求項９７記載のＳＰＳ受信機。
【請求項１０３】
通信インタフェースと、記憶装置と、前記記憶装置および前記通信インタフェースに結合されたプロセッサとを備え、前記プロセッサが、前記通信インタフェースを通して前記ディジタル処理システムと通信できる移動衛星位置決めシステム（ＳＰＳ）受信機の近似位置を決定し、かつ前記プロセッサが、推定距離対時間の数学的記述のセットを決定し、前記推定距離が、前記ＳＰＳ受信機から前記ＳＰＳ受信機によって見ることができる前記ＳＰＳ衛星までであり、前記数学的式のセットが前記近似位置から決定され、かつ前記数学的式のセットが前記通信インタフェースを通して前記移動ＳＰＳ受信機に送信されるディジタル処理システム。
【請求項１０４】
前記近似位置が、前記記憶装置に記憶されたセルベース情報源から得られる請求項１０３記載のディジタル処理システム。
【請求項１０５】
前記セルベース情報源が、無線セルベース通信システムのセルの対象物のための近似位置情報を供給する請求項１０４記載のディジタル処理システム。
【請求項１０６】
前記近似位置が、無線セルベース通信システムのセル対象物の位置を示す請求項１０４記載のディジタル処理システム。
【請求項１０７】
前記セル対象物が前記無線セルベース通信システムの無線セルサイトである請求項１０６記載のディジタル処理システム。
【請求項１０８】
前記近似位置が、前記移動ＳＰＳ受信機に結合される無線通信システムと無線通信している無線セルサイトの識別を決定することによって前記セルベース情報源から決定される請求項１０６記載のディジタル処理システム。
【請求項１０９】
データ処理システムによって実行されるとき、 移動衛星位置決めシステム（ＳＰＳ）受信機の近似位置を決定し、 推定距離対時間の数学的記述のセットを決定し、前記推定距離が、前記ＳＰＳ受信機から前記ＳＰＳ受信機によって見ることができるＳＰＳ衛星までであり、前記数学的記述のセットが前記近似位置から決定され、 前記数学的記述のセットを前記移動ＳＰＳ受信機に送信することを含む方法を前記データ処理システムに実行させる実行可能なコンピュータプログラム命令を含むコンピュータ可読媒体。
【請求項１１０】
前記数学的記述のセットが、ＳＰＳ衛星に対する推定距離および時間にわたる前記推定距離の変化率を含む請求項８４記載の方法。
【請求項１１１】
前記数学的記述のセットが時間の多項関数を含む請求項８４記載の方法。
【請求項１１２】
前記ＳＰＳ受信機が、ＳＰＳ信号を探索するために整合フィルタを使用する請求項８４記載の方法。
【請求項１１３】
前記ＳＰＳ受信機が、セルベース通信システムの通信信号から前記時刻を決定する請求項８４記載の方法。
【請求項１１４】
前記セルベース通信システムが、ＣＤＭＡ（符号分割多元接続）システムを含む請求項１１３記載の方法。
【請求項１】
衛星位置決めシステム（ＳＰＳ）受信機で衛星位置決めシステム（ＳＰＳ）信号を得る探索時間を減少させる方法であって、 第１のＳＰＳ衛星に対する第１の擬似距離を決定し、 前記ＳＰＳ受信機の近似位置を決定し、 第２のＳＰＳ衛星に対する第２の擬似距離のための推定擬似距離を決定し、前記推定擬似距離が、前記近似位置および前記第１の擬似距離から決定され、 前記推定擬似距離によって決定された距離にある前記第２のＳＰＳ衛星からのＳＰＳ信号の到達時間を探索することを含む方法。
【請求項２】
時間情報を決定し、 前記第２の衛星の衛星位置を決定することをさらに含み、前記推定擬似距離が、前記近似位置および前記衛星位置から決定される請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記探索時間が前記ＳＰＳ信号を最初に得るためのものであり、かつ前記推定擬似距離が前記第２のＳＰＳ衛星のための予め決定された擬似距離に基づかなくて、かつ前記探索時間が前記推定擬似距離によって決定された時間間隔以上であり、かつ前記時間情報が、±１０分内の精度である近似時刻であり、かつ前記推定擬似距離が、前記ＳＰＳ衛星からのＳＰＳ信号の推定到達時間あるいは前記ＳＰＳ受信機からの前記ＳＰＳ衛星に対する推定距離の中の１つである請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記距離が、前記近似位置および前記時間情報および前記衛星位置の少なくとも１つに関連したエラーに基づいている請求項２記載の方法。
【請求項５】
前記距離が、前記第１の擬似距離および前記ＳＰＳ受信機の基準時間に対して決定される請求項２記載の方法。
【請求項６】
前記近似位置が、セルベース情報源から得られる請求項２記載の方法。
【請求項７】
前記近似位置が、前記セルベース情報源から前記ＳＰＳ受信機で受信される請求項６記載の方法。
【請求項８】
前記セルベース情報源が位置探知サーバに結合され、かつ前記近似位置がセルベース通信システムのセルオブジェクトの位置を示す請求項６記載の方法。
【請求項９】
高精度搬送波信号を供給する供給源から前記高精度搬送波信号を受信し、 前記高精度搬送波信号に自動的にロックし、かつ基準信号を供給し、 局部発振器信号を供給し、ＳＰＳ信号を得るために前記基準信号を使用することをさらに含む請求項２記載の方法。
【請求項１０】
前記位置探知サーバが、前記ＳＰＳ受信機に結合される無線通信システムと無線通信している無線セルサイトの識別を決定することによって前記近似位置を前記セルベース情報源から決定する請求項８記載の方法。
【請求項１１】
前記位置探知サーバが前記推定擬似距離を決定する請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
第３のＳＰＳ衛星に対する第３の擬似距離のための他の推定擬似距離を決定し、 前記第３のＳＰＳ衛星の他の衛星位置を決定することをさらに含み、前記他の推定擬似距離が、前記近似位置および前記他の衛星位置から決定される請求項２記載の方法。
【請求項１３】
前記他の推定擬似距離によって決定された距離にある前記第３のＳＰＳ衛星からＳＰＳ信号を探索することをさらに含む請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
ＳＰＳ受信機で衛星位置決めシステム（ＳＰＳ）信号を最初に得る方法であって、 第１のＳＰＳ衛星に対する第１の擬似距離を決定し、 前記ＳＰＳ受信機の近似位置を決定し、 第２のＳＰＳ衛星に対する第２の擬似距離のための推定擬似距離を決定し、前記推定擬似距離が、前記近似位置および前記第１の擬似距離から決定され、 前記推定擬似距離によって決定された距離にある前記第２のＳＰＳ衛星からのＳＰＳ信号の到達時間を探索することを含む方法。
【請求項１５】
時間情報を決定し、 前記第２の衛星の衛星位置を決定することをさらに含み、前記推定擬似距離が、前記近似位置および前記衛星位置から決定される請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
前記探索時間が前記ＳＰＳ信号を最初に得るためにあり、かつ前記推定擬似距離が前記第２のＳＰＳ衛星のための予め決定された擬似距離に基づかない請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
前記距離が、前記第１の擬似距離および前記ＳＰＳ受信機の基準時間に対して決定される請求項１５記載の方法。
【請求項１８】
前記近似位置がセルベース情報源から得られる請求項１５記載の方法。
【請求項１９】
前記近似位置が、前記セルベース情報源から前記ＳＰＳ受信機で受信される請求項１８記載の方法。
【請求項２０】
前記セルベース情報源が位置探知サーバに結合され、かつ前記近似位置がセルベース通信システムのセル対象物の位置を示している請求項１８記載の方法。
【請求項２１】
高精度搬送波信号を供給する供給源から前記高精度搬送波信号を受信し、 前記高精度搬送波信号に自動的にロックし、かつ基準信号を供給し、 局部発振器信号を供給し、ＳＰＳ信号を得るために前記基準信号を使用することをさらに含む請求項２０記載の方法。
【請求項２２】
前記位置探知サーバが、前記ＳＰＳ受信機に結合される無線通信システムと無線通信している無線セルサイトの識別を決定することによって前記近似位置を前記セルベース情報源から決定する請求項２０記載の方法。
【請求項２３】
ＳＰＳ信号を受信するように構成されるＳＰＳアンテナと、 前記ＳＰＳアンテナに結合されたプロセッサとを備え、前記プロセッサが、第１のＳＰＳ衛星に対する第１の擬似距離を決定し、かつ第２のＳＰＳ衛星に対する推定擬似距離によって決定された距離にある前記第２のＳＰＳ衛星からのＳＰＳ信号の到達時間を探索し、前記推定擬似距離が、前記ＳＰＳ受信機の近似位置および前記第１の擬似距離から決定される衛星位置決めシステム（ＳＰＳ）受信機。
【請求項２４】
前記プロセッサに結合された通信システムをさらに含み、前記通信システムが、前記近似位置を前記プロセッサに供給する請求項２３記載のＳＰＳ受信機。
【請求項２５】
前記プロセッサに結合されたセルベース通信システムをさらに含み、前記セルベース通信システムが、前記推定擬似距離を受信し、かつ前記推定擬似距離を前記プロセッサに供給する請求項２３記載のＳＰＳ受信機。
【請求項２６】
推定擬似距離が、前記近似位置および前記第２のＳＰＳ衛星の衛星位置から決定される請求項２５記載のＳＰＳ受信機。
【請求項２７】
前記推定近似距離が、前記第２のＳＰＳ衛星に対する予め決定された擬似距離に基づかない請求項２５記載のＳＰＳ受信機。
【請求項２８】
前記距離が、前記第１の擬似距離および前記ＳＰＳ受信機の近似時間に対して決定される請求項２５記載のＳＰＳ受信機。
【請求項２９】
前記プロセッサが、第３のＳＰＳ衛星に対する他の推定擬似距離によって決定された距離にある第３のＳＰＳ衛星からのＳＰＳ信号を探索し、前記推定擬似距離が前記ＳＰＳ受信機の前記近似位置から決定される請求項２８記載のＳＰＳ受信機。
【請求項３０】
通信インタフェースと、記憶装置と、前記記憶装置および前記通信インタフェースに結合されたプロセッサとを備え、前記プロセッサが、前記通信インタフェースを通して前記ディジタル処理システムと通信できる移動衛星位置決めシステム（ＳＰＳ）受信機の近似位置を決定し、かつ前記プロセッサが、第１のＳＰＳ衛星に対する第１の擬似距離のための推定擬似距離を決定し、前記推定擬似距離が、前記近似位置および前記第１のＳＰＳの衛星位置から決定され、かつ前記推定擬似距離が、前記通信インタフェースを通して前記移動ＳＰＳ受信機に送信されるディジタル処理システム。
【請求項３１】
前記近似位置が、前記記憶装置に記憶されたセルベース情報源から得られる請求項３０記載のディジタル処理システム。
【請求項３２】
前記セルベース情報源が、無線セルベース通信システムのセルの対象物に対して近似位置情報を供給する請求項３１記載のディジタル処理システム。
【請求項３３】
前記近似位置が、無線セルベース通信システムのセル対象物の位置を示している請求項３１記載のディジタル処理システム。
【請求項３４】
前記セル対象物が、前記無線セルベース通信システムの無線セルサイトである請求項３３記載のディジタル処理システム。
【請求項３５】
前記近似位置が、前記移動ＳＰＳ受信機に結合された無線通信システムと無線通信している無線セルベース情報源から決定される請求項３３記載のディジタル処理システム。
【請求項３６】
データ処理システムによって実行されるとき、移動衛星位置決めシステム（ＳＰＳ）受信機の近似位置を決定し、第１のＳＰＳ衛星に対する第１の擬似距離のための推定擬似距離を決定し、前記推定近似距離が、前記近似位置および前記第１のＳＰＳ衛星の衛星位置から決定され、
前記推定擬似距離を前記移動ＳＰＳ受信機に送信することを含む方法を前記データ処理システムに実行させる実行可能なコンピュータプログラム命令を含むコンピュータ可読媒体。
【請求項３７】
前記方法がさらに、第２のＳＰＳ衛星に対する第２の擬似距離のための他の推定擬似距離を決定することを含み、前記他の推定擬似距離が、前記近似位置および前記第２のＳＰＳ衛星の他の衛星位置から決定され、かつ前記近似位置が、前記位置ＳＰＳ受信機に結合された無線通信システムと無線通信している無線セルサイトの識別を決定することによって前記セルベース情報源から決定される請求項３６記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項３８】
前記時間情報が、１０分よりよい精度を有する前記ＳＰＳ受信機の近似時刻であり、かつ前記衛星位置が、前記ＳＰＳ受信機によって見ることができるＳＰＳ衛星のセットに対応する天体位置推算表データのセットを送信する外部源から決定される請求項２記載の方法。
【請求項３９】
前記ＳＰＳ受信機が、セルベース通信システムの通信信号から前記時間情報を決定する請求項２記載の方法。
【請求項４０】
前記ＳＰＳ受信機が、ＳＰＳ信号を得るために整合フィルタを使用する請求項２記載の方法。
【請求項４１】
前記衛星位置が、（ａ）前記ＳＰＳ受信機によって見ることができるＳＰＳ衛星のセットに対応する天体位置推算表データのセット、あるいは（ｂ）前記ＳＰＳ受信機によって見ることができる前記ＳＰＳ衛星のセットに対応する天体暦データのセットの少なくとも１つを含む請求項２に記載の方法。
【請求項４２】
前記天体位置推算表データのセットがＳＰＳ受信機の基準ネットワークから得られる請求項４１記載の方法。
【請求項４３】
前記天体暦データのセットがＳＰＳ受信機の基準ネットワークから得られる請求項４１記載の方法。
【請求項４４】
前記天体位置推算表データのセットが、前記ＳＰＳ受信機と通信しているセルサイトでＳＰＳ基準受信機から得られる請求項４１記載の方法。
【請求項４５】
前記天体暦データのセットが、前記ＳＰＳ受信機と通信しているセルサイトでＳＰＳ基準受信機から得られる請求項４１記載の方法。
【請求項４６】
前記天体暦データのセットが、ＳＰＳ衛星からのＳＰＳ信号から前記ＳＰＳ受信機によって得られる請求項４１記載の方法。
【請求項４７】
前記セルベース通信システムが、ＣＤＭＡ（符号分割多元接続）システムである請求項３９記載の方法。
【請求項４８】
前記時刻を決定するステップが、セルベース通信リンクを介して前記ＳＰＳ受信機によって受信されたセルラ通信信号に提供する時刻メッセージを読み取ることによって実行される請求項３９記載の方法。
【請求項４９】
衛星位置決めシステム（ＳＰＳ）受信機の衛星位置決めシステム（ＳＰＳ）信号を得る探索時間を減少させる方法であって、 前記ＳＰＳ信号のフレーム時間よりよい精度の前記ＳＰＳ受信機で時刻を決定し、 前記ＳＰＳ受信機の近似位置を決定し、 少なくとも１つのＳＰＳ衛星に対する推定擬似距離を決定し、前記推定擬似距離が、前記近似位置および衛星位置および前記時刻から決定され、 前記推定擬似距離によって決定された距離の前記ＳＰＳ衛星からＳＰＳ信号の到達時間を探索することを含む方法。
【請求項５０】
前記衛星位置データが外部源から受信される請求項４９記載の方法。
【請求項５１】
前記探索時間が、前記ＳＰＳ信号を最初に得るためのものであり、かつ前記推定擬似距離が、前記ＳＰＳ衛星に対する予め決定された擬似距離に基づいていなく、かつ前記衛星位置データが、前記ＳＰＳ受信機によって見ることができるＳＰＳ衛星のセットに対応する天体暦データのセットを含む請求項５０記載の方法。
【請求項５２】
前記距離が、前記近似位置および前記時刻および前記衛星位置データの少なくとも１つと関連するエラーに基づいている請求項５０記載の方法。
【請求項５３】
前記衛星位置データが、前記ＳＰＳ受信機によって見ることができるＳＰＳ衛星のセットに対応する天体位置推算表データのセットを含む請求項５０記載の方法。
【請求項５４】
前記近似位置が、セルベース情報源から得られ、かつ前記外部源が、（ａ）ＳＰＳ衛星あるいは（ｂ）セルベース通信システムの中の少なくとも１つである請求項５０記載の方法。
【請求項５５】
前記近似位置が、前記セルベース情報源から前記ＳＰＳ受信機で受信される請求項５４記載の方法。
【請求項５６】
前記セルベース情報源が位置探知サーバに結合され、かつ前記近似位置がセルベース通信システムのセル対象物の位置を示している請求項５４記載の方法。
【請求項５７】
高精度搬送波信号を供給する供給源から前記高精度搬送波信号を受信し、 前記高精度搬送波信号に自動的にロックし、かつ基準信号を供給し、 局部発振器信号を供給し、ＳＰＳ信号を得るために前記基準信号を使用することをさらに含む請求項５６記載の方法。
【請求項５８】
前記位置探知サーバが、前記ＳＰＳ受信機に結合される無線通信システムと無線通信している無線セルサイトの識別を決定することによって前記近似位置を前記セルベース情報源から決定する請求項５６記載の方法。
【請求項５９】
前記位置探知サーバが前記推定擬似距離を決定する請求項５８記載の方法。
【請求項６０】
他のＳＰＳ衛星に対する他の擬似距離のための他の推定擬似距離を決定し、 前記他のＳＰＳ衛星の他の衛星位置を決定することをさらに含み、前記他の推定擬似距離が、前記近似位置および前記他の衛星位置から決定される請求項５０に記載の方法。
【請求項６１】
前記他の推定擬似距離によって決定された距離にある前記他のＳＰＳ衛星からＳＰＳ信号の到達時間を探索することをさらに含む請求項６０記載の方法。
【請求項６２】
ＳＰＳ受信機の衛星位置決めシステム（ＳＰＳ）信号を最初に得る方法であって、 前記ＳＰＳ信号のフレーム時間よりよい精度の前記ＳＰＳ受信機で時刻を決定し、前記ＳＰＳ受信機の近似位置を決定し、少なくとも１つのＳＰＳ衛星に対する推定擬似距離を決定し、前記推定擬似距離が、前記近似位置および前記衛星位置データおよび前記時刻から決定され、 前記推定擬似距離によって決定された距離にある前記ＳＰＳ衛星からＳＰＳ信号の到達時間を探索することを含む方法。
【請求項６３】
前記衛星位置データが外部源から受信される請求項６２記載の方法。
【請求項６４】
前記探索時間が、前記ＳＰＳ信号を最初に得るためのものであり、かつ前記推定擬似距離が、前記ＳＰＳ衛星に対する予め決定された擬似距離に基づいていなく、かつ前記衛星位置データが、前記ＳＰＳ受信機によって見ることができるＳＰＳ衛星のセットに対応する天体暦データのセットを含む請求項６３記載の方法。
【請求項６５】
前記衛星位置データが、前記ＳＰＳ受信機によって見ることができるＳＰＳ衛星のセットに対応する天体位置推算表データのセットを含む請求項６３記載の方法。
【請求項６６】
前記近似位置がセルベース情報源から得られる請求項６３記載の方法。
【請求項６７】
前記近似位置が、前記セルベース情報源から前記ＳＰＳ受信機で受信される請求項６６記載の方法。
【請求項６８】
前記セルベース情報源が位置探知サーバに結合され、かつ前記近似位置がセルベース通信システムのセル対象物の位置を示す請求項６６記載の方法。
【請求項６９】
高精度搬送波信号を供給する供給源から前記高精度搬送波信号を受信し、 前記高精度搬送波信号に自動的にロックし、かつ基準信号を供給し、 局部発振器信号を供給し、ＳＰＳ信号を得るように前記基準信号を使用することをさらに含む請求項６８記載の方法。
【請求項７０】
前記位置探知サーバが、前記ＳＰＳ受信機に結合される無線通信システムと無線通信している無線セルサイトの識別を決定することによって前記近似位置を前記セルベース情報源から決定する請求項６８記載の方法。
【請求項７１】
ＳＰＳ信号を受信するように構成されるＳＰＳアンテナと、 前記ＳＰＳアンテナに結合されたプロセッサとを備え、前記プロセッサが、前記ＳＰＳ信号のフレーム時間よりよい精度の前記ＳＰＳ受信機で時刻を決定し、かつ第２のＳＰＳ衛星に対する推定擬似距離によって決定された距離の前記第２のＳＰＳ衛星からのＳＰＳ信号の到達時間を探索し、前記推定擬似距離が、前記ＳＰＳ受信機の近似位置および衛星位置データおよび前記時刻からから決定される衛星位置決めシステム（ＳＰＳ）受信機。
【請求項７２】
前記プロセッサに結合される通信システムをさらに含み、前記通信システムが前記近似位置を前記プロセッサに供給する請求項７１記載のＳＰＳ受信機。
【請求項７３】
前記プロセッサに結合されるセルベース通信システムをさらに含み、前記セルベース通信システムが、前記推定擬似距離を受信し、かつ前記推定擬似距離を前記プロセッサに供給する請求項７１記載のＳＰＳ受信機。
【請求項７４】
前記推定擬似距離が、前記近似位置および前記ＳＰＳ衛星の衛星位置から決定される請求項７３記載の方法。
【請求項７５】
前記推定擬似距離が、前記ＳＰＳ衛星に対する予め決定された擬似距離に基づかない請求項７３記載の方法。
【請求項７６】
前記衛星位置データが、（ａ）ＳＰＳ衛星あるいは（ｂ）セルベース通信システムの中の１つである外部源から受信され、かつ前記時刻がセルベース通信システムの通信信号から決定される請求項７２記載のＳＰＳ受信機。
【請求項７７】
前記プロセッサが、前記他のＳＰＳ衛星に対する他の推定擬似距離によって決定された距離にある他のＳＰＳ衛星からのＳＰＳ信号の到達時間を探索し、前記推定擬似距離が前記ＳＰＳ受信機の前記近似位置から決定される請求項７６記載のＳＰＳ受信機。
【請求項７８】
前記ＳＰＳ受信機が、ＳＰＳ信号を得るために整合ファイルを使用する請求項４９記載の方法。
【請求項７９】
前記ＳＰＳ受信機が、セルベース通信システムの通信信号から前記時刻を決定する請求項４９記載の方法。
【請求項８０】
前記セルベース通信システムが、ＣＤＭＡ（符号分割多元接続）システムを含む請求項７９記載の方法。
【請求項８１】
前記通信信号が、時刻メッセージあるいは一連の時間パルスの１つである請求項７９記載の方法。
【請求項８２】
前記天体暦データのセットが、（ａ）ＳＰＳ受信機の基準ネットワーク、（ｂ）前記ＳＰＳ受信機と通信しているセルサイトのＳＰＳ基準受信機、あるいは（ｃ）前記ＳＰＳ受信機によってＳＰＳ衛星からＳＰＳ信号の中の少なくとも１つから受信される請求項５１の方法。
【請求項８３】
前記天体位置推算表データのセットが、（ａ）ＳＰＳ受信機の基準ネットワーク、（ｂ）前記ＳＰＳ受信機と通信しているセルサイトのＳＰＳ基準受信機、あるいは（ｃ）前記ＳＰＳ受信機によってＳＰＳ衛星からのＳＰＳ信号の中の少なくとも１つから受信される請求項５３の方法。
【請求項８４】
衛星位置決めシステム（ＳＰＳ）受信機の衛星位置決めシステム（ＳＰＳ）信号を得る探索時間を減少させる方法であって、 前記ＳＰＳ受信機で時刻を決定し、 推定距離対時間の数学的記述のセットを得、前記推定距離が、前記ＳＰＳ受信機から前記ＳＰＳ受信機によって見ることができる前記ＳＰＳ衛星までであり、 少なくとも１つのＳＰＳ衛星に対する推定擬似距離を決定し、前記推定擬似距離が、前記時刻および前記数学的記述のセットから決定され、 前記推定擬似距離によって決定された距離の前記ＳＰＳ衛星からＳＰＳ信号の到達時間を探索することを含む方法。
【請求項８５】
前記数学的記述のセットが外部源から受信される請求項８４記載の方法。
【請求項８６】
前記探索時間が、前記ＳＰＳ信号を最初に得るためのものであり、かつ前記推定擬似距離が、前記ＳＰＳ衛星からのＳＰＳ信号の推定到達時間あるいは前記ＳＰＳ受信機から前記ＳＰＳ衛星までの推定距離の中の１つであり、かつ前記探索が前記推定擬似距離によって決定された時間間隔にわたっている請求項８５記載の方法。
【請求項８７】
前記距離が、前記時刻および前記数学的記述のセットの少なくとも１つに関連したエラーに基づいている請求項８５の方法。
【請求項８８】
第１のＳＰＳ衛星に対する第１の擬似距離を決定することをさらに含み、かつ前記推定擬似距離が、前記第１の擬似距離からも決定され、かつ前記時刻が近似である請求項８５記載の方法。
【請求項８９】
前記数学的近似のセットが、セルベース情報源から得られた前記ＳＰＳ受信機の近似位置を使用する請求項８５に記載の方法。
【請求項９０】
前記近似位置が、前記セルベース情報源から前記ＳＰＳ受信機で受信される請求項８９記載の方法。
【請求項９１】
前記セルベース情報源が位置探知サーバに結合され、かつ前記近似位置が、セルベース通信システムのセル対象物の位置を示す請求項８９記載の方法。
【請求項９２】
前記セル対象物が、前記セルベース通信システムの無線セルサイトである請求項９１記載の方法。
【請求項９３】
前記位置探知サーバが、前記ＳＰＳ受信機に結合される無線通信システムと無線通信している無線セルサイトの識別を決定することによって前記近似位置を前記セルベース情報源から決定する請求項９１記載の方法。
【請求項９４】
前記位置探知サーバが、前記数学的記述のセットを決定し、かつ前記数学的記述のセットを前記ＳＰＳ受信機に送信させる請求項９３記載の方法。
【請求項９５】
高精度搬送波信号を前記高精度搬送波信号を供給する供給源から受信し、 前記高精度搬送波信号に自動的にロックし、かつ記述信号を供給し、 局部発振器信号を供給し、ＳＰＳ信号を得るために前記基準信号を使用することを含む請求項８５記載の方法。
【請求項９６】
前記時刻が前記ＳＰＳ信号のフレーム時間内に対して正確である請求項８５記載の方法。
【請求項９７】
ＳＰＳ信号を受信するように構成されるＳＰＳアンテナと、 前記ＳＰＳアンテナに結合されたプロセッサとを備え、前記プロセッサが、ＳＰＳ受信機で時刻を決定し、かつ前記ＳＰＳ衛星の推定擬似距離によって決定された距離にあるＳＰＳ衛星からのＳＰＳ信号の到達時間を探索し、前記推定擬似距離が、前記時刻および推定距離対時間の数学的記述のセットから決定され、前記推定距離が、前記ＳＰＳ受信機から前記ＳＰＳ受信機によって見ることができる前記ＳＰＳ衛星までである衛星位置決めシステム（ＳＰＳ）受信機。
【請求項９８】
前記プロセッサに結合される通信システムをさらに含み、前記通信システムが、前記数学的記述のセットを受信し、かつ前記数学的記述のセットを前記プロセッサに供給する請求項９７記載のＳＰＳ受信機。
【請求項９９】
前記プロセッサに結合されるセルベース通信システムをさらに含み、前記セルベース通信システムが、前記時刻を指定するメッセージを受信し、かつ前記時刻を前記プロセッサに供給する請求項９７記載のＳＰＳ受信機。
【請求項１００】
前記時刻が１０分以内の近似である場合、前記プロセッサが第１のＳＰＳ衛星の第１の擬似距離を決定し、かつ前記推定擬似距離が第１の擬似距離からも決定される請求項９７記載のＳＰＳ受信機。
【請求項１０１】
前記推定擬似距離が、前記ＳＰＳ衛星からのＳＰＳ信号の推定到達時間あるいは前記ＳＰＳ受信機から前記ＳＰＳ衛星までの推定距離の中の１つである請求項９７記載のＳＰＳ受信機。
【請求項１０２】
前記プロセッサが前記探索を実行する整合フィルタを含む請求項９７記載のＳＰＳ受信機。
【請求項１０３】
通信インタフェースと、記憶装置と、前記記憶装置および前記通信インタフェースに結合されたプロセッサとを備え、前記プロセッサが、前記通信インタフェースを通して前記ディジタル処理システムと通信できる移動衛星位置決めシステム（ＳＰＳ）受信機の近似位置を決定し、かつ前記プロセッサが、推定距離対時間の数学的記述のセットを決定し、前記推定距離が、前記ＳＰＳ受信機から前記ＳＰＳ受信機によって見ることができる前記ＳＰＳ衛星までであり、前記数学的式のセットが前記近似位置から決定され、かつ前記数学的式のセットが前記通信インタフェースを通して前記移動ＳＰＳ受信機に送信されるディジタル処理システム。
【請求項１０４】
前記近似位置が、前記記憶装置に記憶されたセルベース情報源から得られる請求項１０３記載のディジタル処理システム。
【請求項１０５】
前記セルベース情報源が、無線セルベース通信システムのセルの対象物のための近似位置情報を供給する請求項１０４記載のディジタル処理システム。
【請求項１０６】
前記近似位置が、無線セルベース通信システムのセル対象物の位置を示す請求項１０４記載のディジタル処理システム。
【請求項１０７】
前記セル対象物が前記無線セルベース通信システムの無線セルサイトである請求項１０６記載のディジタル処理システム。
【請求項１０８】
前記近似位置が、前記移動ＳＰＳ受信機に結合される無線通信システムと無線通信している無線セルサイトの識別を決定することによって前記セルベース情報源から決定される請求項１０６記載のディジタル処理システム。
【請求項１０９】
データ処理システムによって実行されるとき、 移動衛星位置決めシステム（ＳＰＳ）受信機の近似位置を決定し、 推定距離対時間の数学的記述のセットを決定し、前記推定距離が、前記ＳＰＳ受信機から前記ＳＰＳ受信機によって見ることができるＳＰＳ衛星までであり、前記数学的記述のセットが前記近似位置から決定され、 前記数学的記述のセットを前記移動ＳＰＳ受信機に送信することを含む方法を前記データ処理システムに実行させる実行可能なコンピュータプログラム命令を含むコンピュータ可読媒体。
【請求項１１０】
前記数学的記述のセットが、ＳＰＳ衛星に対する推定距離および時間にわたる前記推定距離の変化率を含む請求項８４記載の方法。
【請求項１１１】
前記数学的記述のセットが時間の多項関数を含む請求項８４記載の方法。
【請求項１１２】
前記ＳＰＳ受信機が、ＳＰＳ信号を探索するために整合フィルタを使用する請求項８４記載の方法。
【請求項１１３】
前記ＳＰＳ受信機が、セルベース通信システムの通信信号から前記時刻を決定する請求項８４記載の方法。
【請求項１１４】
前記セルベース通信システムが、ＣＤＭＡ（符号分割多元接続）システムを含む請求項１１３記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−１６３５６３（Ｐ２０１２−１６３５６３Ａ）
【公開日】平成２４年８月３０日（２０１２．８．３０）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２０１２−２３２８０（Ｐ２０１２−２３２８０）
【出願日】平成２４年２月６日（２０１２．２．６）
【分割の表示】特願２０００−５８８６１８（Ｐ２０００−５８８６１８）の分割
【原出願日】平成１１年７月１５日（１９９９．７．１５）
【出願人】（５００４８０２７４）スナップトラック・インコーポレーテッド (21)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月３０日（２０１２．８．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−２３２８０（Ｐ２０１２−２３２８０）
【出願日】平成２４年２月６日（２０１２．２．６）
【分割の表示】特願２０００−５８８６１８（Ｐ２０００−５８８６１８）の分割
【原出願日】平成１１年７月１５日（１９９９．７．１５）
【出願人】（５００４８０２７４）スナップトラック・インコーポレーテッド (21)
【Ｆターム（参考）】
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