(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
遠隔通信装置（10）において、
この遠隔通信装置が、
この装置の現在の位置を表す位置データを発生する測位システム、すなわち、ある衛星測位システムから受けた生の位置データを与える衛星測位受信機（26）と、この生の位置データに応答してフォーマット化され、刻時された３軸地球上位置データを供給する衛星測位システムデータプロセッサ（30）とを有してなる衛星測位システム（SPS）と、
３軸地球上位置データを一連の可聴周波トーンに符号化するトーン発生モジュールと、
一連の可聴周波トーンを伝送信号（64）に符号化する音声／データ信号符号器（62）と、符号化された一連の可聴周波トーンを伝送信号を受信装置（12,14）に伝送するRFトランシーバ（66）とを有し、これによって、フォーマット化された地球上位置データの選択部分を電気通信ネットワークの音声通信用可聴周波通信チャネルを経て前記受信装置に伝送する伝送システムとを有し、さらに、
本遠隔通信装置は、起動入力信号に応答して装置を起動させ、前記３軸地球上位置データを前記受信装置（12,14）に伝送させるための起動インタフェースと、
SPSデータプロセッサ、音声発生モジュール及び起動インタフェースとの何れにも接続されインタフェースとなるCPU（34）と
このCPUに結合され、遠隔通信装置を制御するためにこのCPUの実行しうるソフトウェアを記憶する第１メモリ（16）とを具えてなることを特徴とする遠隔通信装置。
【請求項２】
請求項１に記載の遠隔通信装置において、前記起動インタフェースの含むインタフェース回路からの起動によって、この装置が、環境センサ出力、生理学的モニタ出力、予め決定された警報状態、及び手操作入力のうちのいずれか１つ又はそれ以上に応答して、地球上位置データを伝送することを特徴とする遠隔通信装置。
【請求項３】
請求項２に記載の遠隔通信装置において、この遠隔通信装置が更にキーパッドを有し、前記起動インタフェースに対する手操作入力がキーパッドを１回又はそれ以上の回数だけ押す操作を含むことを特徴とする遠隔通信装置。
【請求項４】
請求項２に記載の遠隔通信装置において、前記環境センサ出力が予め決定された環境条件を表すことを特徴とする遠隔通信装置。
【請求項５】
請求項２に記載の遠隔通信装置において、前記生理学的モニタ出力がローカルユーザについて予め決定された生理学的状態を表すことを特徴とする遠隔通信装置。
【請求項６】
請求項１に記載の遠隔通信装置において、前記起動インタフェースが刻時に応答して機能し、それにより遠隔通信装置が予め決定した時刻に地球上位置データを自動的に伝送することを特徴とする遠隔通信装置。
【請求項７】
請求項１に記載の遠隔通信装置において、前記起動インタフェースの機能により、初期起動後は、前記遠隔通信装置が、更新された地球上位置データを周期的に且つ自動的に伝送することを特徴とする遠隔通信装置。
【請求項８】
請求項１に記載の遠隔通信装置において、前記トーン発生モジュールが位置データをDTMF符号化することを特徴とする遠隔通信装置。
【請求項９】
請求項１に記載の遠隔通信装置において、前記第１メモリが半導体メモリを有していることを特徴とする遠隔通信装置。
【請求項１０】
請求項１に記載の遠隔通信装置において、前記第１メモリが読取り専用半導体メモリを有していることを特徴とする遠隔通信装置。
【請求項１１】
請求項１に記載の遠隔通信装置において、前記第１メモリがEEPROMメモリを有していることを特徴とする遠隔通信装置。
【請求項１２】
請求項１に記載の遠隔通信装置において、前記第１メモリが不揮発性半導体メモリを有していることを特徴とする遠隔通信装置。
【請求項１３】
請求項１に記載の遠隔通信装置において、前記第１メモリがフラッシュメモリを有していることを特徴とする遠隔通信装置。
【請求項１４】
請求項１に記載の遠隔通信装置において、前記CPUは、RFトランシーバを介して受信されたソフトウェアの更新に応答して、フラッシュメモリ内に記憶されたソフトウェアを更新し得るよう、プログラム可能になっていることを特徴とする遠隔通信装置。
【請求項１５】
請求項１に記載の遠隔通信装置において、この遠隔通信装置が更に、CPUに結合された第２メモリ（38）を有し、この第２メモリの中に、衛星測位システムデータプロセッサから受けた、更新され刻時された３軸地球上位置データをバッファ蓄積することを特徴とする遠隔通信装置。
【発明の詳細な説明】
〔発明の分野〕
本発明は電気通信技術に関するものであり、特に遠隔通信装置の現在位置を表す地球上の位置データを、電気通信ネットワークの音声チャネルを経て公衆安全応答地点（PSAP−Public Safety Answering Point）、例えばU.S.911 PSAPsなどへ伝達するシステム及び技術に関するものである。
〔発明の背景〕
最近、米国副大統領ゴア（Vice−president Al Gore）が、衛星ベースの米国全地球測位システム（GSP）により提供される民間用補助信号の開発について次のように述べた：「こうした民間補助信号の付加により、世界中の何百万ものユーザに対するナビゲーション、測位、及び計時サービスが著しく向上する。対象ユーザは、バックパッカーやボート旅行者から農漁業者、飛行機パイロットから通信事業者、更に科学者から測量技師までと広範である。」更にゴアは言う：「GSPは経済成長及び経済効率のエンジンになっている。産業界も消費者もこのシステムの新しい創意に満ちた応用を次々に開発しているからだ。」確かに、GSPなど衛星ベースの測位システムの応用は、商業・公衆安全・国防の目的のために急速に発展している。
地球規模の測位技術の応用が高信頼度で正確に且つ経済的に実行し得るならば、公衆安全システムにとって極めて有利である。セル電話は米国のほか世界中に普及を始めているので、ユーザはいつでもどこからでも呼出し、特に緊急通報をすることができる。難点は、移動する通報者の位置決定が難しい点にある。位置が固定している、すなわち「有線（“landline"）」電話に対してその発信位置を追跡探知する技術は既に存在する。移動通報者の位置決定は難しいが、しかしその実現は熱望されている。
例えばマサチュセッツ州（Massachusetts）では、全セルラ電話から１か月当たり４万呼の“911"通報が報告されている。これらの呼はすべてFraminghamにあるPSAP（Public Safety Access Point−公衆安全アクセス点）に接続される。CTIA（Cellular Telecommunications Institute of America−米国セルラ通信協会）によれば、1997年現在、米国内では1800万以上の“911"通報がある。緊急“911"通報者の位置を識別する問題は、通報者がパニック状態であるとか、英語を話せないとか、興奮しすぎて適切な情報を救急当局に与えられないとか、また何よりも、自分がどこにいるのかわからないことにより一層厄介になる。パニック状態では、殆どの“911"通報者は自分がどこにいるかの手がかりが掴めていない。
米国政府は通信業界にこの問題を解決するよう要請している。現在FCCは無線キャリヤに対して“911"通報元をセルセクタ単位で位置決定できるよう要求している。更に最近のFCC報告及び指令（Docket No.94−102;96−264参照）によれば、FCCは、カバーされるキャリヤ（covered carriers）が、2001年までに“911"通報を発する移動ユニットの緯度及び経度を、全ての場合の67％において半径125メートル以下の範囲で識別できるよう要求している。もっと高い精度の方がもっと有利になるのは勿論である。位置情報の精度が100メートルどまりでは、例えば混雑した都市の中心において負傷者を見つけるのは困難であり、当然発見が遅れる。できれば数メートル以内の「位置決定」が望まれる。
通報者又は移動ユニットを少なくとも近似的に位置決定する種々の方法が既知である。一つの商業的例として、ミシガン州マジソンハイツ（Madison Height,Michigan）所在のコードアラーム社（Code Alarm Company）は、専用のセルラ電話に、ロラン受信機と外付けのロランアンテナを設備し、得られた情報をモデム伝送してウィスコンシン州（Wisconsin）にある救急センターに送るシステムを提供している。このシステムは、専用セルラ電話に対する費用、及び外付けの長い鞭型（whip）ロランアンテナの設置に伴なうコストを要し、更に呼を救急サービス派遣元の中央処理点までモデム伝送する必要があるため、必ずしも歓迎されなかった。一方中央処理局（central processing office）側では、救急対象である現地の街路や地形、最寄りの緊急サービスなどの知識が欠落しているため問題が多い。このシステムはFCCの要求を満足する実際的な解決手段ではない。
セル電話ユーザの位置を決定するもう一つの既知の方法は三角測量法である。三角測量システムでは、セル電話位置を距離測定技術とセル電話のトランスポンダとにより識別する。このシステムも全てのセルタワーに特別の設備を必要とする。１セルサイトあたりの実施に50万米ドルの設備費を要し、１地域（community）当たり約２年の工事期間が所要と推定されるため、三角測定システムはかなり高価で普遍且つ迅速に実現し得るものではない。また、三角測量法により十分な精度の位置決定が高信頼度で可能かどうか疑わしい。
他の業者には、データバーストを３つのセルサイトで同時に受信する到達時間差（TDOA−time difference of arrival）技術を試みてきたものもある。電話機から送出されたデータバーストの、各セルサイトへの到達時間の差から、セル電話の近似位置を決定できるからである。このような１システムの推定コストは１セルサイト当たり９万米ドルであって、この方法の実施には少なくとも２年を要する。
アソシエイテッドグループ（Associated Group）と呼ばれるもう一つの業者は、トルーポジションシステム（True Position System）と名付けたTDOAシステムを実現している。このシステムは位置精度及び実現コストを確かめるために試験中である。推定コストは５万米ドル／セルサイトと報告されているが、この値は１セルサイト当たりの受信機の数（１−６個）次第で変化する。どの三角測量システムでも、セルサイトが一列に位置すると、タワーとセル電話を結ぶ線が互いに極めて浅い角度に接近するので、位置の確認精度が低下する。第２に、全ての三角測量システムにおいて、タワーに適当なアンテナとインフラストラクチャが後から取り付けられるかどうかがカバレージの決め手となる。これらのタイプの解決方法をアメリカ中に実施するには、文字通り何十億米ドルもの費用がかかる。更に、ユーザからの要求があろうとなかろうと、三角測量システムのセル電話の位置決定能力は市民的自由に密接な関係をもつ。
多くの人は、地球三角測量システムよりもGPSの方が、ユーザの高速且つ精密な位置決定への鍵となると信じている。GPS受信機を動作させるには、26個の衛星からの40ワット拡散スペクトル信号をGPS受信機により見通し内で受信し得る必要がある。これらの信号は、地球表面に到達するまでに20dB減衰するが、その受信に対して、雲、樹木、及びビルディング以外の人工構造物は、ほとんど影響を与えないらしいと判明している。。一般に、８−12個ものGPS衛星が地球上の任意の点から見えるので、それに対応してMotorola,Garmin,Trimble,Magellan,Rockwell等の製造業者がGPS信号受信用の８−12チャネルの受信機を提供するようになった。これらの衛星はそれら自身の位置、例えば天体位置を表す信号と、タイミング信号を発生する。GPS受信機は、これらの信号に基づいて各衛星までの距離を導出し、これらの距離からGPS受信機の位置を内部で計算する。消費者用の種々のハンドヘルドGPS受信機、及びGPS受信機用の集積回路やOEMボードが市販されている。
GPS情報を用いて故障車の位置をPSAPに伝える一つの初期のシステムがコロラド州ボウルダー（Boulder,Colorado）所在のナブシス（Navsys）社により開発された。このシステムでは自動車の外部に取り付けたGPSアンテナの受信した生データを、同社とコロラド州の運輸局が共同で設置した中央処理点（central processing point）に伝送してGPS情報を処理し、位置をコロラド州内の各PSAP端末に伝達する。GPSベースの位置情報を用いれば対象の車を探索するのに適当であることは判明したが、生のGPSデータを中央処理点で集中処理するのは厄介であり、また他の管轄区域へこのシステムを拡張するには限界がある。米国特許第5,712,899号で開示された移動体位置通報システムは、セル電話とGPSデータを使用するもので明らかにナブシスシステムと類似である。このシステムではGPSデータを基地局に伝送し、そこで復号して緯度及び距離位置情報を形成する。
ボストンのテンドラーセルラー（Tendler Cellular）が報告しているように、モトローラ社は、車の位置探知のためのエンコア（Encore）システムを開発し、これをた先ずリンカーン車用として具体化している。このシステムは、エンコア８−チャネルGPS受信機の出力端子にセルラーホンを結合し、これを利用して緯度及び経度位置をテキサス州アービング（Irving,Texas）所在のウェスティングハウス社にモデム伝送し、そこから更にその車に最も近いPSAPへ転送する。このシステムは、最初は、車の登録（識別）番号と位置情報だけをPSAPに伝えるため、PSAPのバックライン（backline）を呼出すことによってこの情報を関連PSAPへ伝達するよう構成されていた。
ウェスティングハウス社は、バックアップラインの電話番号を確かめるのに、各地域のPSAPの電話番号を案内する全国緊急番号協会（National Emergency Number Association−NENA）に依存していた。しかし目下、合衆国内には７千箇所ものPSAPがあるので、このようなPSAPの番号の精度は80％程度である。ウェスティングハウス社の方式のように、情報を中中央救急手配センタ（central prosessing dispatch center）へモデム伝送すれば、PSAPに設けるべき基本設備の量は少なくてすむ。
マサチューセッツ州ボストンのテンドラーセルラーは、GPS受信機,GPSアンテナ,GPS受信機から取り出せる緯度及び経度データを復号するチップセット、及び位置を示す合成音声の発生手段を内蔵する、一体化した携帯式の単一セルラーホンについて発表している。つまり、このテンドラーシステム（セル電話）は、PSAPを呼び出してから、オペレータに合成音声で（英語で）緯度及び経度位置情報を文字通り「告げる（“tell"）」ことができる。このシステムはセル電話の電話番号を発声することもできる。このメーカーは、Ｅ−911発呼者の緯度及び経度を発声する合成音声の利用により、一種の仮想インフラストラクチャレスのシステムが実現できると主張する。すなわち端末当たり300ドル以下のCDROMに格納した電子マップを準備すれば、PSAPのオペレータは、単に緯度及び経度情報を聞いてそれをタイプするだけで、電子チャート上に正確な目標が表示される。合成音声を用いて位置データを伝達するテンドラーシステムは、テンドラーテクノロジー社に譲渡された米国特許第5,555,286号に記載されている。
しかし、ユーザも政府機関も、合成音声システムの難点を経験してきた。PSAPのオペレータは必ずしも「話された（“spoken"）」緯度及び経度データを記録し理解するのに熟練しているとは限らない。オペレータは合成音声のタイプを誤ることがある。多分、最も重要なことは、合成音声データは極めて限られた実用性しかないため、このデータに基づいて自動化しようとしても、他の電子システムへのインタフェースが容易でないことである。
セル電話を含むもう一つの公衆安全電話システムが、AT＆Ｔ社に譲渡されたグライムズ（Grimes）の米国特許第5,388,147号に記載されている。この911システムは有線及び無線（セル）で発信された呼を処理して経路指定するものである。セル電話がGPS受信機に接続されている場合には、GPSの地球座標値がセルラー交換システムに伝送される。ディジタル伝送が望ましいが、ディジタルデータ通信の使えない所でも内部の音声合成器を作動させることができる。これは、例えばISDNなどのように、ディジタルデータ伝送システムが限られた地域でしか利用できない場合にしばしば起こるケースである。しかもディジタル通信プロトコルは、ハードウェア、ファームウェア及びソフトウェアの仕様に支配されるので特殊な復号器を必要とし、従って汎用の公衆安全システムをサポートするのには利用できない。
一般に提案されている位置通報電気通信システムは大規模に実現するのには費用がかかり過ぎる。こうしたシステムのうちの殆どは高価な機器を必要とする上、各セルサイトと通信ネットワークの下流に改造が必要となる。音声合成した位置データを音声チャネルで伝送するシステムは音声チャネルを占有することになり、その結果同じチャネルでの実際の音声通信（ライブでの人と人との通信）ができなくなる。緊急時にはライブの音声接続が極めて重要なのである。
米国特許第5,043,736号には、位置データを局所的に（デバイスに組込んだマップ表示により）用いるか、または遠隔デバイス（セルラーネットワークの）からの位置データをセルラー電話交換システム（CTSS）を介して基地局へ伝送して表示するかのいずれかの方法により、遠隔位置における個人又は物体の緯度・経度を確認するシステムが開示されている。全地球測位システム（GPS）受信機から受信した位置データを擬似ランダム符号アルゴリズムを用いて相関し（correlate）、この位置データをRAMに記憶して“特殊なセルラーモデム”を介して基地局へ伝送する。従って、遠隔デバイス及び特別な「基地局」の双方に専用の機器を必要とする。
公衆安全その他の用途のために位置データを伝送する方法及び装置にはまだ改善の余地がある。そうした改善の対象となるのは、位置精度の向上、コストの低減化、位置情報の不断の更新、地球上の位置情報の補正、自動経路指定能力の改善等である。これらを含む各種の改善が本発明の様々な局面によって可能となる。
〔発明の概要〕
本発明の主たる局面は、可聴周波トーンを用いて、データ特に位置データを、セル及び有線通信ネットワークを経て素通しで通過させる「帯域内（“In−Band"）」即ちトランスペアレントなデータ伝送方法にある。一実施例では、可聴周波トーンで符号化した位置データを、通信ネットワークを経て「エンドツーエンド」で、即ち遠隔発呼者から呼の受手（call taker）へと伝送する。トランスペアレント伝送により、同じチャネル上で、データ伝送と同時に連続音声（生の人の音声）通信が可能となる。音声チャネルで位置データを伝送するには様々な可聴周波符号化法を用いることができる。しかし、通常のセル電話ではDTMF符号化／復号が既に利用されているので、デュアルトーン、即ちDTMF符号化が好適である。従って、本発明はコストを殆どかけることなく、新規又は改造したセル電話に導入することができる。本発明は、可聴トーン符号化した位置データをセル電話の送話回路に直接加えて伝送できるので、当業者が比較的簡単に実現することができる。
本発明によれば、可聴トーンを既存の電気通信用の基本施設での伝送用に好適なアナログ又はディジタル形態に符号化する。符号化した位置データは、呼の受手の位置がどこであろうと、既存の機器を少し変えるだけで、容易に受信し復号することができる。例えば、既存のCTSSは、ダイヤル及び信号用にDTMF可聴トーンを用い、これを符号化・復号するための回路を備えている。また都合のよいことに、産業標準規格では、DTMFトーンがネットワークを妨げられずに通過するよう要求している。
本発明のもう一つ局面によれば、トランスペアレントの伝送方法は双方向で利用できるので、例えばPSAPその他の呼の受手の設備（移動体のこともある）への出入り双方に使って、要求に応じて位置データを周期的に更新することができる。
本発明のもう一つの局面は帯域内の位置データに基づいて呼を経路指定する方法にある。位置データは、DTMFバーストなどの形態をとるが、これを音声チャネルから抽出し復号すると、発呼者の位置に対応した各種の目的、すなわち経路指定などのために便利である。またもう一つの応用は、位置データに基づいた料金請求（call billing）である。更に本発明のもう一つの局面は、位置データを補正して、位置精度を向上させる方法にある。本発明によれば、「呼の受手の所在地（“call taker site"）」に固定のSPSアンテナを設け、その正確な位置を調査などにより正確に確定しておく。（ここで云う「呼の受手の所在地」とは、PSAPのほか、セルサイト、CTSSサイト、電話網の市内電話局等である。）１台のSPS受信機により、固定のSPSアンテナを介して刻時（time stamp）付きの位置データを周期的に取得し、このデータをダイナミックアレイ又はバッファに記録する。移動機の位置データを受信すると、後に説明するようにそれぞれの刻時に基づいて上記固定のアンテナ位置データと比較し、補正係数を決定してこれを移動機データに適用する。刻時の整合により、10メートル以内の位置精度が得られ、これは最近のFCC条例を容易に満足する。
【図面の簡単な説明】
図１は、通信ネットワークにおける本発明の一実施例の略図である。
図２は、公衆安全アクセス点（PSAP）をサポートするための本発明の実現例のブロック図である。
図３は、呼の受手が遠隔発呼者の位置データを再生するプロセスを説明する図である。
図４は、本発明により位置に基づいて呼の経路指定を行う方法を説明する図である。
図５は、一つのシステムの実現例における本発明の一実施例の全体のブロック略図である。このシステムは、衛星測位システム（SPS）,SPSによる測位機能をもつ遠隔通信装置（RCA）（例えば、セル電話又は他の無線移動ユニット），セルラー通信交換システム（CTSS）と通信可能な通信サービス装置（TSA），及びCTSSと通信可能な呼受信機又は「呼の受手」装置（CRA）を含む。この最後の装置の場合、オプションとして公衆交換電話網（PSTN）を介することもある。
図６は、遠隔通信装置の細部を示すブロック図で、本発明のシステムにおける３軸に関して、この装置の位置を表す刻時された３軸地球上位置データを発生するための要素と方法を含む。
図７は、ネットワークサービス装置の細部を示すブロック図で、CTSS及びPSTNの呼接続信号を処理し、遠隔通信装置に質問して、その結果遠隔通信装置から伝達される３軸地球上位置データを受信し、復号し、フォーマット化し、更にネットワーク関連サービス（例えば、呼経路の決定）を実行するための要素と方法を含む。
図８は、呼受信装置の細部を示すブロック図で、この装置は、CTSS,PSTN及びPBXの呼接続信号を処理し、遠隔通信装置に質問し、遠隔通信装置から伝達される３軸地球上位置データを受信し、復号し、フォーマット化し、それに基づいて３軸地球上位置関連サービス（例えば、要員・車両管理やE911位置識別）を実行する。
図９は、デュアルトーン位置データ信号を説明する図である。
図10Aは、第１代替無線移動ユニットのブロック略図である。
図10Bは、第２代替無線移動ユニットのブロック略図である。
図10Cは、第３代替無線移動ユニットのブロック略図である。
図10Dは、第４代替無線移動ユニットのブロック略図である。
図11は、第５代替無線移動ユニットのブロック略図である。
図12は、地図ディスプレイ上に遠隔ユニットの位置を示すための、移動又は定置可能のディスプレイユニットのブロック略図である。
図13Aは、SPSが電源ハウジングの中に配置された無線移動ユニットの一例の断面図である。
図13Bは、SPSが電源ハウジングの上に配置された無線移動ユニットの一例の断面図である。
図13Cは、SPSが電源ハウジングの下に配置された無線移動ユニットの一例の断面図である。
図14は、SPSの位置誤差補正を実行するために用い得るハードウェアアーキテクチャのブロック略図である。
図15は、SPSの位置データを補正するプロセスのフローチャートである。
〔現在の好適な実施例の詳細な説明〕
＜ハードウェア概説＞
図５に示すように、遠隔通信装置（RCA）10は、１つの通信ネットワーク内において、自己の刻時された３軸地球上位置を、一つ又は複数のNSA 12及び前記CRA 14に対して伝達できるよう構成される。以下の説明においては、RCAという場合、遠隔ユニット、移動ユニット又は一例としてセル電話等、各種のものを指し、セル電話は一例に過ぎない。他の例として、RCAは、自動車に組込まれ、自動車が無くなったとか盗まれたような場合に位置データを提供するための通信ユニットになり得る。このように通常のセル電話とは限らない。
図６に示すように、一つの具体例によれば、RCA 10は、衛星測位システム（SPS）受信機アンテナ24,SPS受信機チップ26,SPSデータプロセッサ30,中央プロセッサユニット34,ランダムアクセスメモリーモジュール（RAM）38,電気的に消去及びプログラム可能のリードオンリーメモリー（EEPROM）16,無線周波（RF）トランシーバーアンテナ68,RFトランシーバー66,音声・データ信号符号器／復号器プロセッサ62,トーン発生・検出モジュール48,ユーザーインターフェースディスプレイ58,及びユーザー起動インターフェース42を含む。但し、これらに限定されるものではない。これらの要素の多くは既に従来のセル電話設計に含まれており、従って、本発明を実行する際の再設計とか改造が最小限で済むことは重要である。例えば、SPS受信機は追加しなければならないが、既存のCPU及びメモリーは共用できる。
ネットワークサービス装置（NSA）12に関連する構成は図７に示す通りで、この装置NSA 12は複数の前記RCA 10及びCRA 14と通信でき、それにより、３軸地球上位置関連の通信ネットワークデータサービスを提供することができる。そのようなサービスの例には、複数の前記RCA 10から受信した３軸地球上位置データに基づく、呼ルートの決定、３軸地球上位置関連呼の積算、その他がある。一つの具体例において、NSA 12は以下の各要素を含む。すなわち、衛星測位システム（SPS）受信機アンテナ104,SPS受信機チップ106,SPSデータプロセッサ110,中央プロセッサユニット86,無線周波（RF）トランシーバーアンテナ72,RFトランシーバー74,音声・データ信号符号器／復号器プロセッサ78,トーン発生・検出モジュール82,通信ネットワークインターフェースデバイス128,3軸地球上位置データ関連サービス応用プログラム90,3軸地球上位置補正データベース210,及び３軸地球上位置関連データベースサービス212である。但し、これらに限定されるものではない。
図８に示すように、呼受信装置（CRA）14は、複数の前記RCA 10及びNSA 12と通信できるよう構成され、それにより、前記装置14は、一つ又は複数のRCA 10から受信した３軸地球上位置データ及びNSA 12から受信した３軸地球上位置関連データに基づいて、前記RCA 10及び前記CRA 14のユーザーに、３軸地球上位置関連データサービスを提供することができる。一つの具体例によれば、CRA 14は以下の各要素を含む。すなわち、衛星測位システム（SPS）受信機アンテナ154,SPS受信機チップ156,SPSデータプロセッサ160,中央処理ユニット152,音声・データ信号符号器／復号器プロセッサ196,トーン発生・検出モジュール148,3軸地球上位置データ関連サービス応用プログラム170,3軸地球上位置補正データベース166,及び３軸地球上位置関連データベースサービス178,ユーザー起動インターフェース188,及びユーザーディスプレイインターフェース186である。。但し、これらに限定されるものではない。RCAは必ずしも移動機とは限らず、通常の家庭用電話機（home telephone）又はコンピュータにSPS受信機を具えた形で実現できる。このデバイスから呼が発信された場合には、それの精確な位置がCRAに送信される。これは、例えば、大きいビルの中又は工業コンビナートでの災害の場合に、その精確な位置を伝えるため有用である。従来のANI位置検索（ANI location look up）は、利用不可能とか、不正確とか、又は精度が不充分な場合がある。
＜遠隔通信装置における位置データの取得＞
図６に示すように、電気的に消去・プログラム可能のリードオンリーメモリー（EEPROM）16は、前記RCA 10内（内とは限らない）に配置されたデバイスであり、前記RCA 10の電源をオンした時に、前記SPSデータプロセッサ26,前記CPU 34及び前記トーン発生・検出モジュール48を初期設定するよう、命令セット又はマイクロコードによって予めプログラムされている。前記各デバイスが本発明の方法によりデータを制御し処理するために用いる動作パラメータは、このマイクロコードによって設定される。
前記RCA 10が「電源オン」の状態に入ると、このマイクロコードは、前記SPSデータプロセッサ26を、事前設定したデータフォーマットに初期設定して、SPSデータ経路32にそのフォーマットの出力が得られるようにする。このマイクロコードは更に、前記SPSデータプロセッサ26を初期設定して、前記フォーマットされたSPSデータ経路32に対する出力が事前設定のデータ出力フローレート（data output flow rate）値になるようにする。最後に、このマイクロコードは、前記SPSデータプロセッサ26を初期設定し、前記フォーマットされたSPSデータ経路32におけるデータ生起レート（data output occurence rate）値又は再生レート（rafresh rate）値が事前設定した値になるよう初期設定する。
次いで、マイクロコードによってトーン発生・検出モジュール48を初期化して、予め定めたトーン検出モード、すなわち前記通信制御・３軸地球上位置データ入力経路46,及び前記復号した音声・通信制御・３軸地球上位置データ入力経路102から受けるべきデータフォーマット入力に初期設定する。また、このトーン発生・検出モデュール48は、事前設定した検出モードすなわち、前記通信制御・３軸地球上位置データ伝送経路60および前記通信制御・３軸地球上位置データ入力経路50に伝送すべきデータ出力フォーマットに初期化する。前記トーン発生・検出モジュール48は、前記通信制御・３軸地球上位置データ伝送経路46,および前記復号した音声・通信制御・３軸地球上位置データ入力経路102からのデータを検出するため、事前設定したデータ入力フローレート値に初期化され。次に、前記トーン発生・検出モジュール48は、前記通信制御・３軸地球上位置データ伝送経路60,および前記通信制御・３軸地球上位置データ入力経路50へのデータ出力に対する、事前設定したデータ出力フローレート値に初期化される。さらに、前記トーン発生・検出モジュール48は前記通信制御・３軸地球上位置データ伝送経路60,および前記通信制御・３軸地球上位置データ入力経路50に対して事前設定したデータ発生レート値、または再生レート値に初期化される。
CPU 34は事前設定した「イベントトリガー」値に初期化される。この「イベントトリガー」は、マイクロコードにより、前記CPU 34へ入力される事前設定した一連のデータまたは条件の入力であり、それによって引き続き、これもマイクロコードで前記EEPROM 16に記憶された処理とイベントを実行する。このイベントトリガーは、前記CPU 34へのある種の入力によって作動開始する。この入力に含まれるものには、前記ユーザ起動インターフェース42を経由する前記RCA 10のユーザからの入力、事前設定した通信制御コマンド（例えばネットワーク可聴信号）として前記NSA 12から受信する入力、通信制御コマンドとして前記CRA 14から受信する入力，又はCRA 14のユーザからの音声による（audible）コマンドである。しかし、これらに限定されるものではない。最後に、CPUは事前設定したデータ処理方法および通信パラメータ（即ち、信号速度、データサイズ等）に対応して初期化される。
前記マイクロコード出力経路18の存在により、前記EEPROM 16から、前記CPU 34、前記SPSデータプロセッサ30,及び前記トーン検出・発生モジュール48への接続が確立し、前記RCA 10の「パワーオン」状態開始時における作動パラメータの事前設定のための初期化が行なわれる。本例では、前記SPSデータプロセッサ30は通信バスを経て前記CPU 34に接続され、従って、CPU 34からのコマンドにより前記EEPROM 16からの初期化設定値を受ける。SPSデータプロセッサ同様、前記トーン発生・検出モジュュール48も通信バスを経て前記CPU 34に接続し、前記CPU 34を経て前記EEPROMから初期化設定値を受ける。
衛星測位システム（SPS）ネットワーク20は、所定の無線周波数で標準フォーマットデータパケットを放送する複数の地球軌道衛星で構成される。このデータパケットは、本実施例の場合次に示すデバイスを用いることにより、容易に受信され、変換され、有効なデータとなる。用いるデバイスとは、SPS受信アンテナ24,SPS受信チップ26,SPSデータプロセッサ30（以上図６）,SPS受信アンテナ104,SPS受信チップ106,SPSデータプロセッサ110（以上図７），及びSPS受信アンテナ154,SPS受信チップ156,SPSデータプロセッサ160（以上図８）である。これらデバイスは図示の各装置に組込まれるか又は接続され、事前設定のマイクロ−コードプログラムに従ってSPSデータ伝送22の信号を処理する。
SPSデータ伝送22は、原子時計に時間同期された連続データメッセージとして放送される。このSPSデータ伝送22は、１日24時間、１週間７日、１年365日、ほとんど同期誤差なしでグローバルに存在するため、静止体と移動体を問わず、３軸地球上位置データを得る最も正確な手段として評価が高い。
RCA 10の望ましい実施例に従って実現されたSPS受信アンテナ24は、一定範囲のSPSデータ伝送を受信することができ、且つ広範囲な動作環境内で作動することができる。前記RCA 10とともに用いるSPS受信アンテナ24の寸法は適当な大きさでよいが、SPS受信アンテナを、RCA 10に組込まれた無線周波数（RF）トランシーバ66に組込むとか又は近接して設置する際には、SPS受信アンテナの大きさ及び無線周波数の遮蔽を考慮する必要がある。現段階では、SPS受信アンテナ24は、アンテナ24のメーカ及びSPS受信チップ26のメーカの指定する適当な物理的手段を介してSPS受信チップ26に接続するのが望ましい。
SPS信号はSPS信号アンテナ24からSPS受信チップ26によって受信され、「生の（“raw"）」すなわち非フォーマット、２進SPSデータストリームに変換され、次いで、生のSPSデータ出力経路28を経てSPSデータプロセッサ30に供給される。SPSデータプロセッサ30は、SPS受信チップ26からの接続を経てフォーマットされていない「生の」２進SPSデータストリームを受信する。現在望ましい実施例では、SPSデータプロセッサ30をRCA 10に組込むか、またはこれに接続する。SPSデータプロセッサ30は、事前にプログラムされた命令セットまたはそのメーカ特有のマイクロコードを実行する。SPSデータプロセッサ30は、マイクロコードの命令に従って、到来した生のデータストリームをサンプリングし、事前設定したデシベル（dB）範囲内で受信したSPS衛星信号を獲得（追跡）し、次いでSPS衛星20からのSPSデータメッセージを有効性を確認（perform a validation）する。SPSデータプロセッサ30は、SPS受信アンテナ24の視野内にあるSPSネットワーク20の衛星から受信した時間同期データメッセージに基づき、ジオID（geoID）の中心（地球）に対して、３軸地球上位置を相関（correlate）し、この３軸地球上位置データに対して、RCA 10の静的または動的位置、前記相関の時刻および相関された３軸地球上位置座標の有効性（validity）を付加する。「電源オン」状態開始時における初期化処理毎に、SPSデータプロセッサ30は、相関された３軸地球上位置データをフォーマット化し、このデータを、事前設定したデータ出力フローレートおよび再生レートで、フォーマット化地球上位置データ出力経路32を経て、中央処理ユニット（CPU）34に伝達する。
有効性未確認（non−validated）の、フォーマット化３軸地球上位置データは、前記フォーマット化３軸地球上位置データ出力経路32を経てCPU 34で受信し、且つ有効性確認のため、未確認３軸地球上−位置データ記憶経路を経てランダムアクセスメモリ38に一時的に記憶する。本実施例に示すように、フォーマット化された３軸地球上位置データの有効性を確認する方法は、未確認の３軸地球上位置データ経路40を経て前記RAM 38から、未確認の３軸地球上位置データを取出し、そのデータに含まれる３軸地球上位置データの「有効（“Valid"）」または「無効（“Not Valid"）」を規定する文字または信号を検査する。この文字又は信号は前記SPSデータプロセッサのメーカごとに異なる。SPS 3軸地球上位置データが「無効」と判明したときには、CPU 34は、RAM 38内に一時記憶されたこの３軸地球上位置データを無視して、引き続きSPSデータプロセッサ34からの３軸地球上位置データ入力をサンプリングする。３軸地球上位置データが「有効」と判明した場合には、CPU 34は、この有効なフォーマット化された３軸地球上位置データを一時的に記憶するか、またはこのデータにより、RAM 38を、有効フォーマット化３軸地球上位置データ記憶経路52経由で更新する。本発明の望ましい例では、この処理は、RCA 10の「電源オン」時点で開始され、その後「電源オフ」状態となるまで、または事前にプログラムされたマイクロコードによってCPU 34に命令が出るまでは、RCA 10の行なう他の処理に関係なくこの処理が継続する。
本実施例では、RCA 10が“電源オン”状態となった場合、幾つもの手段を利用して、３軸地球上位置に関連するアクティブな通信セッションが開始できる。RCA 10のユーザは、ユーザ起動インターフェース（User Activation Interface）42を経て一連のコマンドを送出することができる。これらコマンドは、事前に設定したイベントのトリガーとして働き、それに従って、RCA 10は前記NSA 12または前記CRA 14のいずれかに３軸地球上位置を伝達する。このユーザ起動インターフェース42は特定の状況でのみ用いられる単一スイッチの形状とすることも、あるいは正規のRCA 10の一部として構成することもできる。また、このユーザ起動インターフェース42は、これをキーパッドの形状とし、ユーザが、予め設定され順序でキーを押すことにより、イベントトリガーを起動し、それをユーザ起動インターフェース経路44経由でCPU 34に伝達することもできる。
さらに、ユーザ起動インターフェース42は、RCA 10に組込むか、またはユーザ起動インターフェース経路44を経てRCA 10に接続する測定装置の形状とすることもできる。この装置は、ユーザ、RCA 10からの動的および静的入力、及びRCA 10の直近環境について検出可能な状態に関する入力を測定する。これにより、この測定装置は、今や自動化したユーザ起動インターフェース42として作動することとなり、事前に設定した条件（加速度計の入力、タイマーの入力、温度計の入力等）が満足され次第、イベントトリガーを起動する。さらに、ユーザ起動インターフェース42は、ユーザ起動インターフェース経路44を経てCPU 34に接続されたオン−ボード可聴音検出デバイスの形状とすることもできる。このデバイスに音声認識アルゴリズムを適用することによりユーザは、自然会話音韻言語（英語、日本語、中国語、フランス語、ドイツ語等）の一つを選択してこれによってイベントトリガを起動することができる。
ユーザ起動インターフェース（User Activation Interface）の望ましい実施例においては、RCA 10のユーザの全ての入力、及びRCA 10の受信する通信制御コマンドと３軸ジオポジション関連データは、通信制御・３軸地球上位置関連データディスプレイ出力経路56を介してユーザディスプレイインターフェース58に送られる。その結果、適切なシーケンスのユーザ起動入力が処理されそれによって３軸地球上位置通信イベントトリガーが働いたことが、ユーザに対してフィードバックされる。本発明の実施例においては、NSA 12及びCRA 14から受信された３軸地球上位置関連データも表示できる。
３軸地球上位置通信セッションを開始するもう一つの方法は、呼受信装置（CRA）14からの起動により、RCA 10との間の通信セッションを開始することである。通信チャネルが上記デバイス間で形成されてしまうと、CRA 14は、事前に設定した信号又は質問コマンド（query command）をRCA 10に送ることが可能になり、それによってRCA 10から３軸地球上位置がCRA 14に伝送される。
＜ネットワークサービス装置との対話（interaction）＞
RCA 10からの起動により、NSA 12への通信通路（communication path）が形成される。通信経路が、RCA 10とNSA 12との間で形成されると、事前にプログラムされたマイクロコード（pre−programmed micro−code）の命令により、CPU 34は“有効"3軸地球上位置データをNSA 12に自動的に送る。通信セッションが前記RCA 10の起動により開始されると、３軸地球上位置データ関連サービス応用プログラム90からの命令により、NSA 12は通信制御コマンドをRCA 10に自動的に返送できる。
これも図７に示すように、３軸地球上位置データ関連サービス応用プログラム90は、予めプログラムされた通信制御データを、通信制御・３軸地球上位置関連データ出力経路92を介してCPU 86に送る。CPU 86は、この通信制御データを、通信制御・３軸地球上位置関連伝送経路９を介して、トーン検出・発生モジュール82に送る。次いでこの通信制御データは、トーン検出・発生モジュール82のトーン発生機能によって、可聴音形態に変換される。この場合の可聴信号としては、DTMF或いは他の多周波（２或いはそれ以上）トーンのプロトコルが望ましい。DTMFは国際電気通信標準プロトコルであるので、この発明は、例えば、ISDN,DS−0,1,CAMA,FGD,DMA,TDMA,GSM,AMPS等を含む、ほぼ全てのアナログ又はディジタル電話信号デバイスに使用することができる。次いでこのトーンデータは、通信制御３軸地球上位置データ関連伝送経路96を介して、音声／データ信号復号／符号モジュール（Voice/Data Signal De/Coder Module）78に送られる。このデバイスの中で、上記可聴音は、無線周波数（RF）による符号化音声（coded−Voice）・通信制御・３軸地球上位置データ経路70（CDMA,TDMA,NAMPS,GSM,VHF,UHF等）を介して音声・データを伝送するに適した形のデータストリームにフォーマット化される。
＜位置データの符号化＞
望ましい実施例において、位置データは、少なくとも１ストリング（string）の中に符号化されるが、データを追加ストリング（strings）として伝送することも、自動的に、又は要求に応じて可能である。基本ストリングは、刻時、緯度、経度及び高度のデータを含む。刻時は、分、秒、秒の３文字を含む。例えば、８時22分33秒における刻時は、2,3,3であり、何時と何十分は無視される。これが妥当な理由は、位置データが例えば、１秒又は２秒ごとに度々更新されるからである。データ補正用として、後期するように、60秒相当のデータ列（array）が保持される。これは、更新が１秒ごとであれば、60個のサンプル又は位置が記録されることを意味する。緯度は８文字、経度は９文字、高度は３文字を必要とする。従って望ましい実施例における基本データストリングの長さは23文字となる。追加のストリングは、例えば、方向ベクトルやスピードを伝送するために使用できる。
各データ文字は、例えばルックアップテーブル（look up table）によって、対応する２つ又はそれ以上の可聴周波数トーンのセットに翻訳される。他の多周波トーン符号化も使えるが、DTMFの使用が望ましい。１個のトーンセット又はペアは、40ミリ秒のバースト信号の次に40ミリ秒ブランクの順序で伝送される。こうして基本ストリングの伝送の間、80ミリ秒ごとに１文字のデータが伝送される。基本ストリングを構成する23個の文字の伝送には、23×80ミリ秒すなわち1.8秒を要する。勿論この数字は、単なる例示であって、可聴トーンの数、それらの周波数、バーストサイズ、バーストレート（Burst rate）及び再生レート（Refresh rate）等の全てについて、特定の応用に対応する望ましい値を選定し得る。如何なる場合もこうして得られる可聴音バースト（1.8秒伝送）は音声チャネルに加えられ、音声通信内容（Voice content）と共存（追加）される。こうしてもユーザにとって迷惑にはならない。データバーストの可聴レベル（振幅）はCPU又は事前設定によって制御される。データバーストは比較的低レベルで辛うじて聞こえる程度であり、同時に充分通話できる。他方、特にPSAPに対する緊急呼の場合には、音声が明らかに聞き取れるのが望ましい。その理由は、回線が活きていて位置データが更新中であることを、ユーザ知らせて元気づけるためである。
さて、本装置の説明に戻ると、符号化された通信制御データは、符号化音声・通信制御・３軸地球上位置データ経路98を介して、無線周波数トランシーバ74に送られる。次いで、無線周波トランシーバ74は、音声／データ信号復号／符号モジュール（Voice/Data Signal De/coder Module）78からの入力データを、前記デバイスのメーカが予め設定した周波数によって無線伝送に変換する。このデータ伝送は、RFトランシーバアンテナ72から、RCA 10 RFトランシーバアンテナ68に向けて放射される。図６に示すように、この信号は、RFの符号化音声・通信制御・３軸地球上位置データ経路70を介して受信される。RFトランシーバアンテナ68によって受信された信号は、RFトランシーバ66に送られる。RFトランシーバ66は、受信した信号が音声／データ信号・復号／符号モジュール62によって利用し得るように、これをRFトランシーバ66のメーカが予め設定したフォーマットに変換する。そして上記モジュール62は、符号化音声・通信制御・３軸地球上位置データ入力経路100を介して通信制御データを受信する。音声／データ信号・復号／符号モジュール62は、受信したデータをトーン検出・発生モジュール48の利用できるフォーマットに再変換（re−assemble）する。この場合の復号アルゴリズムはモジュール62のメーカによって予めプログラムされたものを使用する。復号された通信制御データは、復号した音声・通信制御・３軸地球上位置データ入力経路102を介してトーン検出・発生ジュール48に送られる。この通信制御データは、トーン検出・発生モジュール48によって受信され、音声信号の形態から、トーン検出・発生モジュール48のメーカの事前設定したフォーマットに変換される。こうして通信制御データは、RCA 10のCPU 34が使用可能になる。次いで、通信制御データは、通信制御・３軸地球上位置データ入力経路50を介してCPU 34によって受信される。予めプログラムされたマイクロコードに基づいて、CPU 34は、この入力された通信制御データが、３軸地球上位置データをNSA 12に転送せよというコマンドであると認識する。
イベントトリガー（ユーザ起動、又は通信制御入力）が働くと、CPU 34は、３軸地球上位置データを転送するために一連の命令を実行する。CPU 34は、「有効（“Valid"）」データの受信・確認・RAMの更新を続行しているので、CPU 34は、有効３軸地球上位置データ経路52経由で、RAM 38に対して、最新の「有効」３軸地球上位置データの抽出（sampling）を行なう。SPSデータプロセッサ30からの３軸地球上位置データが「無効（“Not Valid"）」である場合には、CPU 34は、新たな“有効"3軸地球上位置データが得られてそれによりRAM 38を更新するまでの間、直前の３軸地球上位置データを保持し、有効３軸地球上位置データ検索経路54を介してこれを取出し（retrieve）て伝達する。もし事前設定したタイムアウト条件が整っても「有効」データがCPU 34によって認識できない場合には、CPU 34は省略時処理として「無効」データを伝達する。
「有効」３軸地球上位置データの抽出と伝達を行なっている間、CPU 34は３軸地球上位置データ有効性確認の機能は停止されるので、その結果抽出と伝達のシーケンス中、既存の「有効」データに対する破壊、消去、上書き（corrupted,erased,or over−written）がなされることはない。しかしながら、「無効」３軸地球上位置データの伝送中、有効性確認動作は継続する。そして有効３軸地球上位置データが出現した場合には、CPU 34は「無効」３軸地球上位置データの伝送を中断し、有効３軸地球上位置データによってRAM 38を更新し、新「有効」３軸地球上位置データの伝送に移ることとなる。
CPU 34は、通信制御・３軸地球上位置データ伝送経路46を介してトーン検出・発生モジュール48へデータを送る。「有効」地球上位置データは、トーン検出・発生モジュール48のトーン発生機能により可聴音形態に変換される。次いでこのデータは、通信制御・３軸地球上位置データ伝送経路60を介して音声／データ信号復号／符号／モジュール62へ転送される。このデバイスは、この可聴音を、無線周波数（RF）による符号化音声・通信制御・３軸地球上位置データ経路70（CDMA,TDMA,NAMPS,GSM,VHF,UHF等）を介して音声・データを送るのに適した形態のデータストリームへフォーマット変換する。
符号化音声・通信制御・３軸地球上位置データは、次いで符号化音声・通信制御・３軸地球上位置データ経路64を介して無線周波数（RF）トランシーバー66へ送られる。RFトランシーバー66は、音声／データ信号復号／符号モジュール62からの信号を、前記デバイスのメーカが予め決定した周波数で無線伝送に変換する。次いで、この信号は、無線周波数トランシーバーアンテナ68から、無線周波数による符号化音声・通信制御・３軸地球上位置データ経路70を介して、NSA 12の無線周波数トランシーバーアンテナ72へ放射される。無線周波数トランシーバーアンテナ72の受信した信号は、無線周波数トランシーバー74に入る。無線周波数トランシーバー74は、その信号を、前記の無線周波数トランシーバーのメーカが予め決定したフォーマットに変換し、音声／データ信号復号／符号器78が使えるような形にする。このデータは、符号化音声・通信制御・３軸地球上位置データ経路76を介して、上記モジュール78が受信する。音声／データ信号復号／符号モジュール78は、同モジュールのメーカが予め設定した復号アルゴリズムを用いて、受信したデータをトーン検出・発生モジュール82が使えるようなフォーマットへ再変換する。こうして復号された３軸地球上位置データは、復号した音声・通信制御・３軸地球上位置データ経路80を介して、トーン検出・発生モジュール82へ送られる。トーン検出・発生モジュール82のトーン検出機能は、３軸地球上位置データを受信すると、このデータの可聴音表現を、前記のトーン検出・発生モジュール82のメーカが事前設定したフォーマットへ変換し、NSA 12のCPU 86が使える形にする。次いで、３軸地球上位置データは、通信制御・３軸地球上位置データ経路84を介してCPU 86に入る。CPU 86は、通信制御・３軸地球上位置データ入力経路88を介して、３軸地球上位置関連サービス応用プログラム90へ、「有効」３軸地球上位置データを送る。
NSA 12の望ましい実施例では、RCA 10と同様、NSA 12へ組み込まれるか又は接続されたSPデバイスを用いる。しかしながら、このデバイスから受信する３軸地球上位置データは、以下に更に説明するように、前記のSPS送信データ22に「内在する（“build−in"）」誤差を補正する目的のために使用される。
前記のSPS受信機アンテナ104の望ましい形態は本発明のこの実施例に示すようなものである。前記のNSA 12の望ましい実施例で実現された前記のSPS受信機アンテナ104は、前記のSPS送信データの一定範囲を受信することができ、且つ広い範囲の使用環境で動作できる。前記のSPS受信機アンテナ104は、前記のNSA 12とともに利用しやすいよう適切に寸法決めされているが、前記のSPS受信機アンテナを同一のNSA 12の無線周波数（RF）トランシーバー74内、あるいはその直近に設ける場合には、寸法と無線周波数遮蔽について充分に考慮を払わねばならない。前記のSPS受信機アンテナ104は、前記のSPS受信機アンテナ104と前記のSPS受信機チップ106のメーカが設定する、適切な物理的手段を介して前記のSPS受信機チップ106へ接続されるのが望ましい。前記の受信機アンテナ104で受信したSPS信号は、前記のSPS受信機チップ106に転送されて、且つ“生の”、すなわちフォーマットされないまま、２進SPSデータ流に変換され、更にこれらの信号は、前記の生のSPSデータ出力経路108を介して、前記のSPSデータプロセッサ110へ送られる。SPSデータプロセッサ110は、フォーマットされない「生の」２進SPSデータ流を前記のSPS受信機チップ106への接続線を介して受け取る。この望ましい実施例では、SPSデータプロセッサ110は、前記のNSA 12内へ組込まれるか、あるいは接続される。前記のSPSデータプロセッサ110は、特定のあらかじめプログラムされた命令セット、あるいはそのメーカ固有のマイクロコードを実行する。そのマイクロコード命令に従って、SPSデータプロセッサ110は、入ってくる生のデータ流をサンプリングし、事前設定されたデシベル（dB）範囲内で受信したSPS衛星信号を獲得（追跡）し、次いで前記のSPS衛星20からのSPSデータメッセージの有効性を確認する。次いで前記のSPSデータプロセッサ110は、前記のSPS受信機アンテナ104の範囲内にある前記のSPSネットワーク20の衛星から受信した時間同期データメッセージを基礎として、地球の中心に対して３軸地球上位置を相関させ、且つその３軸地球上位置データに対して、前記のNSA 12の静止又は動的位置、前記の相関の時刻、及び相関された３軸地球上位置座標の有効性を付加する。前記のSPSデータプロセッサ110は、「電源オン」の時点における初期化過程毎に、相関された３軸地球上位置データをフォーマットし、且つこのデータを、フォーマット化３軸地球上位置データ出力経路112を介して、事前設定されたデータ出力流レイトと再生レイトにより、前記CPU 86へ伝達する。
CPU 86は、３軸地球上位置データ関連サービス応用プログラム90の命令によって、フォーマット化された３軸地球上位置データ入力の有効性確認を実行する。３軸地球上位置データが「有効」であると判明した場合には、CPU 86は、この３軸地球上位置データを、３軸地球上位置補正データベース記録入力経路114を介して、３軸地球上位置補正データベース210へ送る。これは後に３軸地球上位置誤差補正アルゴリズムに対して入力するためである。
３軸地球上位置データ関連サービス応用プログラム90は、RCA 10から伝達された３軸地球上位置データを受信し、且つこの受信したデータの有効性確認を実行する。そのデータが信頼できない（corrupt）場合には、３軸地球上位置データ関連サービス応用プログラム90は、RCA 10へ通信制御コマンドを送り返して、３軸地球上位置データの送信を求める。RCA 10から有効な３軸地球上位置データを受信すると、３軸地球上位置データ関連サービス応用プログラム90は、RCA 10から受信した３軸地球上位置データの刻時を検査する。次いでこのプログラム90は、データベース質問経路116を介して３軸地球上位置補正データベース210に対して質問し、データベース記録返送経路118を介して、同じ刻時の付いた３軸地球上位置補正記録を返すよう求める。
３軸地球上位置データ関連サービス応用プログラムは、２個の動的に更新される可変データ入力と、１個のユーザ定義可変データ入力とを用いて誤差補正アルゴリズムを実行する。ユーザ定義可変データ入力は、専門的に調査されてベンチマーク扱いされるNSA 12の３軸地球上位置を示す。この３軸地球上位置は、相関SPS送信データ22の偏差を調べるための参照基準となる既知の位置である。第１の動的可変データ入力は、NSA内のSPSデータプロセッサ110とこれに接続されたSPSデバイスの受信した３軸地球上位置であり、前記の３軸地球上位置補正データベース210内に記憶される。このデータはNSA 12の相関３軸地球上位置を示すものであり、既知のベンチマークである３軸地球上位置からの３軸地球上位置偏差係数を計算するために、ユーザ定義変数と一緒に用いられる。第２の動的可変データ入力は、RCA 10から受信する「有効」３軸地球上位置データである。このデータは、RCAの相関３軸地球上位置を表現し、３軸地球上位置偏差係数の計算値とともに用いて、前記のRCA 10の相関３軸地球上位置が計算される。位置補正方法及び装置は、更に図14及び図15を参照して以下に述べる。
＜ネットワークの実現する諸サービス＞
RCA 10の３軸地球上位置の誤り補正を実行した後、３軸地球上位置データ関連サービス応用プログラム90は、この３軸地球上位置データを、補正３軸地球上位置データ入力経路120を介して、３軸地球上位置関連データベースサービス212に転送する。このサービス212が、RCA 10に関する補正３軸地球上位置データを使用する目的は、３軸地球上位置関連データ出力経路122を介して、RCA 10から転送された３軸地球上位置に関連する予め決定したデータ記録の一つとしてこれを返送するためである。これにより、上記NSA 12のユーザは、上記RCA 10又は上記NSA 12のユーザのために、上記地球上位置データ関連サービス応用プログラム90への３軸地球上位置関連データ入力に基づいて、ネットワーク関連サービスを実行することができる。ある種の場合には、上記３軸地球上位置関連データベースサービス212は、３軸地球上位置関連データ記録を３軸地球上位置データ関連サービス応用プログラム90に返送することは全くないかも知れないが、代わりに、将来の処理又は本発明の範囲外のサービスへの通信のために上記RCA 10の３軸地球上位置を記憶する。
この実施例において、３軸地球上位置データ関連サービス応用プログラム90は、以下の幾つかのアクションのうちの任意の１つを実行できる。すなわち、応用プログラム90は、追加の通信制御データや３軸地球上位置関連データを上記RCA 10のユーザーに返送できる。また上記応用プログラム90は、３軸地球上位置関連データを、通信制御・３軸地球上位置関連データ経路124を介して通信ネットワークインターフェースデバイス128に送ることができ、それにより上記応用プログラム90は、通信制御データと、３軸地球上位置偏差係数データと、上記RCA 10の補正無しの３軸地球上位置データと、上記RCA 10の補正後３軸地球上位置データと、付帯する３軸地球上位置関連データとを、通信制御・３軸地球上位置データ経路130を介して複数の電気通信ネットワークに送ることが可能になる。その他のオプションとしては、上記応用プログラム90が、単に上記応用プログラム90自体又は上記応用プログラムのユーザーの予め定義した処理点までのすべての過程を実行するのみで、それ以上のアクションは実行しないこともできる。
本発明の説明に役立つ実施例の１つでは、NSA 12は上記応用プログラム90を使用することにより、上記RCA 10のための１つのサービスとして、通信セッションイベントの相手先（destination）を決定する。すなわち、応用プログラム90は、３軸地球上位置関連データを、通信制御・３軸地球上位置関連データ出力経路92を介してCPU 86に送る。次いでCPU 86は、このデータを通信制御・３軸地球上位置関連データ経路124を介して上記通信ネットワークインターフェースデバイスに送る。通信ネットワークインターフェースデバイス128は、通信制御データや３軸地球上位置関連データを、通信制御・３軸地球上位置関連データ経路130を介して、一つのセルラー通信交換システム（CTSS）134に接続されている複数のネットワークデバイスとの間で送受する。本発明の幾つかの実例では、３軸地球上位置データ関連サービス応用プログラムが、フィードバック、すなわちCTSS 134,PSTN 138,又はPBX 202のいずれか１つを含む複数の電気通信ネットワークデバイスからの、他の３軸地球上位置関連データを要求することがある。このデータは、通信制御及び３軸地球上位置関連データ経路130を介して、通信ネットワークインターフェースデバイス128により受信され、通信制御・３軸地球上位置関連データ入力経路126を介して、CPU 84に送られる。
再び図５を引用すれば、次いで通信制御データや３軸地球上位置関連データはCTSS 134により幾つかの経路のうちの１つに転送される。次いで、上記RCA 10のユーザの要求する相手先やサービスに応じて、CTSS 134は、通信セッションを、自ら又は他のCTSSを用いている他のもう１つのRCA 10に移し、このRCAにCRA 14類似の役割を果たさせることもできる。通信セッションの相手先は、本発明と同じ方法で実現されるもう１つのRCA 10ということになるので、双方のRCA 10のユーザーは、相手RCA 10との間で通信制御・３軸地球上位置データを送受する能力を持つ。本発明のこの実施例では、通信呼はCTSS 134から通信制御・３軸地球上位置データ経路130を介して相手先のRCA 10に送られる。通信セッションの設定要求は、本発明とは無関係に存在するセルラー通信制御方法を介してこのRCA 10が受信する。上記相手先RCA 10のユーザーが通信セッションの要求を受け入れると、複数のCTSS 134の通信ネットワークデバイスが既存の機能を用いて、符号化音声・通信制御・３軸地球上位置データ経路70及び音声・通信制御・３軸地球上位置データ経路132に代表される通信回線を完成する。
予めプログラムされたマイクロコード及び発信RCA 10と着信RCA 10の双方のユーザーのアクションに基づく、幾つかの３軸地球上位置データイベントトリガーによって、１つのRCA 10から他のRCA 10への３軸地球上位置データの伝達が可能になる。また、上記CPU 34の処理能力や、予めプログラムされたマイクロコードや、発着いずれかのRCA 10に付加した周辺デバイスの機能に応じて、３軸地球上位置データの誤り補正が可能になる。
CTSS 134のもう１つのオプションは、通信セッション及びそれに関連する３軸地球上位置関連データを、通信制御・３軸地球上位置データ経路136を介して、電話交換網（PSTN）138を含む複数の電気通信ネットワークに転送することである。
上記RCA 10のユーザーの要求するサービスやPSTN 138に送られた３軸地球上位置関連データ次第では、通信セッションの相手先は、PSTN 138により、音声・通信制御・３軸地球上位置データ経路198を介して、PSTNに加入している（例えばPOTS）CRA 14に拡張できる。
上記RCA 10のユーザーの要求するサービスやPSTN 138に送られた３軸地球上位置関連データ次第では、通信セッションの相手先は、PSTN 138により、通信制御・３軸地球上位置関連データ経路140を介して、PBXネットワーク202の内部の通信呼受信「エージェント（“Agent"）」として動作するCRA 14にまで拡張できる。
＜通信呼受信装置（CRA）の動作＞
通信セッションがCRA 14まで延びると、上記RCA 10に戻る通信回線が完成し、それにより、今や上記RCA 10とCRA 14の間で、直接、３軸地球上位置の伝達が可能になる。この伝達経路に含まれるものは以下の通りである。すなわち、通信制御・３軸地球上位置データ関連伝送経路192,通信制御・３軸地球上位置データ関連伝送経路194,音声・通信制御・３軸地球上位置データ経路198,音声・通信制御・３軸地球上位置データ経路206,音声・通信制御・３軸地球上位置データ経路132,符号化音声・通信制御・３軸地球上位置データ伝送経路98,無線周波数の符号化音声・通信制御・３軸地球上位置データ経路70,符号化音声・通信制御・３軸地球上位置データ入力経路100,復号した音声・通信制御・３軸地球上位置データ入力経路102,通信制御・３軸地球上位置データ入力経路50,通信制御・３軸地球上位置データ伝送経路46,通信制御・３軸地球上位置データ伝送経路60,符号化音声・通信制御・３軸地球上位置データ経路64,符号化音声・通信制御・３軸地球上位置データ経路76,及び復号音声・通信制御・３軸地球上位置データ経路146である。もしCRA 14がPBXの環境下で実現しているなら、以上のほか更に、符号化音声・通信制御・３軸地球上位置データ経路200,音声・通信制御・３軸地球上位置データ経路204,音声・通信制御・３軸地球上位置データ経路206,及び音声・通信制御・３軸地球上位置データ経路208が追加されることになる。
PBX 202環境における前記CRA 14の実現形態にもよるが、PBX 202は、前記通信制御データや３軸地球上位置関連データを、通信制御・３軸地球位置関連データ経路140を経てCTSS 134から受信するか、又は通信制御・３軸地球位置関連データ経路142を経てPSTN 138から受信し、更に前記CRA 14は、このデータを通信制御・３軸地球位置関連データ経路144を経て受信する。
RCA 10は、通信経路（communication path）を前記CRA 14に対して設定する。通信経路がRCA 10とCRA 14の間で確立すると、CPU 34は、予めプログラムされたマイクロコードの命令によって「有効な」３軸地球上位置データをCRA 14に自動的に送る。CRA 14は、３軸地球上位置データ関連サービス応用プログラム170の命令により、前記RCA 10との通信セッション中、既定の通信制御コマンドをRCA 10に自動的に送り返すことができる。
３軸地球上位置データ関連サービス応用プログラム170は、前記予めプログラムされた通信制御データを、通信制御・３軸地球位置関連データ出力経路182を経てCPU 152に送る。CPU 152は、前記通信制御データを、通信制御・３軸地球位置データ関連伝送経路192を経てトーン検出・発生モジュール148に送る。次に、この通信制御データは、トーン検出・発生モジュール148のトーン発生機能によって、可聴トーン表現に変換される。次に、このデータは、通信制御・３軸地球位置データ関連伝送経路194を経て、音声・データ信号復号／符号モジュール196に送られる。このデバイスは、前記可聴トーンを変換し、符号化音声・通信制御・３軸地球位置データ経路200（ISDN,アナログ）を経て音声・データを伝送するのに適した製品独自のデータストリームに変える。
本発明のPBX 202実施例において、前記符号化通信制御データは、符号化音声・通信制御・３軸地球位置データ経路200を経てPBX 202に送られる。通信回線の経路に応じて、２つの場合がある。第１の場合、PBX 202は、前記通信制御データを復号し、これを、音声・通信制御・３軸地球位置データ経路204を経てPSTN 138に送り、更にPSTN 138がこの通信制御データを、音声・通信制御・３軸地球位置データ経路206経由で前記CTSS 134に送る。第２の場合は、PBX 202が前記通信制御データを復号し、これをCTSS 134に直接送る。それ以外の場合では、前記通信制御データは、音声・通信制御・３軸地球位置データ経路198を経てPSTN 138に送られる。
CTSS 134は、前記通信制御データを、音声・通信制御・３軸地球上位置データ経路132を経て、NSA 12に送る。このデータは、音声／データ信号復号／符号器78が受ける。このデバイスは、前記可聴トーンを変換して、音声およびデータを無線周波数（RF）による符号化音声・通信制御・３軸地球上位置データ経路70（CDMA,TDMA,NAMPS,GSM,VHF,UHF等）を経て送信するのに適した、製品独自のデータストリームに変える。次に、無線トランシーバ74は、音声／データ信号復号／符号モジュール78からの入力データを、この装置のメーカが予め定めた周波数による無線送信に変換する。次に、このデータは、無線トランシーバアンテナ72からRCA 10の無線トランシーバアンテナ68に向けて、無線による符号化音声・通信制御・３軸地球上位置データ経路70を経て発射される。信号を受けた無線トランシーバアンテナ68は、この信号をRFトランシーバ66に送る。次に、RFトランシーバ66は、この受けた信号を、このRFトランシーバ66のメーカが予め定めた、音声／データ信号復号／符号モジュール62の使えるフォーマットに変換する。この音声／データ信号復号／符号モジュール62は、前記通信制御データを符号化音声・通信制御・３軸地球上位置データ入力経路100を経て受ける。音声／データ信号復号／符号器62は、この音声／データ信号復号／符号器62のメーカが予めプログラム化した復号アルゴリズムを使用し、前記の受信データをトーン検出・発生モジュール48の使えるフォーマットに再組み立てする。次に、この復号した通信制御データを、復号した音声・通信制御・３軸地球上位置データ入力経路102を経て、トーン検出・発生モジュール48に送る。トーン検出・発生モジュール48は、前記通信制御データを受け、次に、このデータの可聴トーン表現データを、トーン検出・発生モジュール48のメーカが事前設定した、RCA 10のCPU 34の使えるフォーマットに変換する。次に、CPU 34は、この通信制御データを、通信制御・３軸地球上位置データ入力経路50を経て受ける。前記予めプログラムされたマイクロコードによって、CPU 34は、前記通信制御入力データをコマンドとして認識し、そのコマンドに従って３軸地球上位置データをNSA 12に伝達する。
イベントトリガー（ユーザ起動入力または通信制御入力）が働いた場合、CPU 34は１組の命令を実行して、３軸地球上位置データを処理する。CPU 34は、「有効」データを受信し、有効性確認を実行し、前記RAM 38を更新するという動作を継続する。CPU 34は、有効３軸地球上位置データ経路52経由で、前記RAM 38から、現在「有効」な３軸地球上位置データをサンプリング（sample）する。前記SPSデータプロセッサ30からの３軸地球上位置データが“無効”な場合、CPU 34は、最後（直前）の「有効」３軸地球上位置データを保持し、有効３軸地球上位置データ検索経路54を経て取出し、伝達し、これらの動作を、新たな「有効」３軸地球上位置データが得られ、RAM 38が更新されるまで継続する。“有効”なデータがCPU 34によって得られないまま、事前設定のタイムアウト状態になると、CPU 34は、省略時処理として“無効”データの伝達を行なう。
前記「有効」３軸地球上位置データのサンプリングおよび伝達中、CPU 34は、３軸地球上位置データ有効性確認処理を中断し、現存の“有効”データが、前記サンプリングおよび伝達シーケンス中に、破壊・消去・上書きされないようにする。しかしながら、「無効」３軸地球上位置データの伝達中には、前記有効性確認処理は続き、「有効」３軸地球上位置データが出現した場合、CPU 34は、「無効」３軸地球上位置データの送信を中止し、RAM 38を「有効」３軸地球上位置データに更新し、新たな「有効」３軸地球上位置データの送信に移る。
CPU 34は、このデータを、通信制御・３軸地球上位置データ伝送経路46を経てトーン検出・発生モジュール48に送る。次に、この「有効」地球上位置データは、トーン検出・発生モジュール48のトーン発生機能によって、可聴トーンに変換される。次いで、このデータは、通信制御・３軸地球上位置データ送信経路60を経て音声／データ信号復号／符号モジュール62に転送される。このデバイスは、前記可聴トーンをフォーマット化し、無線周波数による符号化音声・通信制御・３軸地球上位置データ経路70（CDMA,TDMA,NAMPS,GSM,VHF,UHF等）を経て音声やデータを送信するのに適したデータストリームに変える。
次に、この符号音声・通信制御・３軸地球上位置データは、符号化音声・通信制御・３軸地球上位置データ経路64を経て無線（RF）トランシーバ66に送られる。RFトランシーバ66は、音声／データ信号復号／符号モジュール62からの入力信号を、このデバイスのメーカが予め設定した周波数による無線送信に変換する。こうして、このデータを、RFトランシーバアンテナ68から、NSA 12のRFトランシーバアンテナ72に向けて、無線による符号化音声・通信制御・３軸地球上位置データ経路70経由で発射される。RFトランシーバアンテナ72は、受けた信号をRFトランシーバ74に送る。次に、RFトランシーバ74は、この信号を、RFトランシーバ74のメーカが予め設定した、音声／データ信号復号／符号モジュール78の使用できるフォーマットに変換する。音声／データ信号復号／符号モジュール78は、この変換されたデータを、符号化音声・通信制御・３軸地球上位置データ経路76を経て受ける。音声／データ信号復号／符号モジュール78は、この78のメーカが予めプログラムした復号アルゴリズムを使用し、受けたデータをCTSS 134の使用できるフォーマットに再組み立てする。NSA 12は、この補正されていない３軸地球上位置データを、音声、通信制御および３軸地球上位置データ経路132経由でCTSS 134に送信する。
通信回線の経路に応じて、前記CTSS 134は、前記３軸地球上位置データを、音声・通信制御・３軸地球上位置データ経路208を経てPBX 202に送るか、又は前記３軸地球上位置データを、音声・通信制御・３軸地球上位置データ経路206を経てPSTNに送る。後者の場合、PSTNは、前記データを、音声・通信制御・３軸地球上位置データ経路204を経て前記PBX 202に送る。他の場合として、前記通信データを、音声・通信制御・３軸地球上位置データ経路206を経てPSTN 138に送り、更にPSTN 138が、前記データを、音声・通信制御・３軸地球上位置データ経路198を経て前記CRA 14に送る場合もある。
PBX 202は、３軸地球上位置データをコード化し、これらのデータを、音声・通信制御・３軸地球上位置データ経路144を介してCRA 14に送る。音声／データ信号復号／符号器196により受信された３軸地球上位置データは、音声／データ信号復号／符号器196のメーカが予めプログラムした復号アルゴリズムによって、トーン検出・発生モジュール148で使えるフォーマットに再組み立てされる。この復号された３軸地球上位置データは、復号した音声・通信制御・３軸地球上位置データ経路146を介してトーン検出・発生モジュール148に送られる。この３軸地球上位置データは、トーン検出・発生モジュール148のトーン検出機能により受信され、このデータの可聴表現からトーン検出・発生モジュール148のメーカが予め定めたフォーマットに変換され、こうしてこのデータはCRA 14のCPU 152で利用可能となる。この３軸地球上位置データは、通信制御・３軸地球上位置データ経路150を介してCPU 152により受信される。CPU 152は、この“有効”な３軸地球上位置データを、通信制御・３軸地球上位置データ入力経路168を介して３軸地球上位置関連サービス応用プログラム170に送りこみ処理する。
CRA 14の望ましい実施例では、NSA 12におけると同様、SPSデバイスがCRA 14に組み込れるか又は接続されている。但し、これらのデバイスからの３軸地球上位置データを用いるのは、後述するように、SPS伝送データ22自体に内在する（built−in）誤りを訂正するのためである。
SPS受信機アンテナ154の構成としては、CRA 14内に組み込まれ、特定の範囲のSPSデータ伝送を受信でき、広い範囲の動作環境で動作することができる構成が望ましい。このアンテナ154は、SPS受信機アンテナ及びSPS受信機チップ156のメーカの指定に従ってSPS受信機チップ156に接続される。
SPS受信機チップ156の望ましい構成は、本発明の実施例中に存在するようなものである。SPS信号は、SPS受信機アンテナ154からSPS受信機チップ156で受信され、「生」のデータストリームすなわちフォーマット化されていない二進SPSデータストリームに変換され、このデータストリームは生SPSデータ出力経路162を介してSPSデータプロセッサ160に供給される。CRAのSPS受信機の構成要素及びその動作の詳細は、RCA及び／又はNSAの対応する回路に類似しているのでその説明は省略する。
CPU 152は、３軸地球上位置データ関連サービス応用プログラム170により、フォーマット化された３軸地球上位置データ入力について有効性の確認を行なう。３軸地球上位置データが“有効”であると判明した場合、CPU 152は、この３軸地球上位置データを、３軸地球上位置誤り補正アルゴリズムに対する将来の入力用として、３軸地球上位置補正データベース記録入力経路164を介して３軸地球上位置補正データベース166に送る。
３軸地球上位置データ関連サービス応用プログラム170は、RCA 10から送られた３軸地球上位置データを受信し、この受信したデータについて有効性確認を行なう。このデータが信頼できない場合、３軸地球上位置データ関連サービス応用プログラム170は、RCA 10に対して通信制御コマンドを返送し３軸地球上位置データを送るよう要求する。RCA 10から、有効と確認された３軸地球上位置データを受信すると、３軸地球上位置データ関連サービス応用プログラム170は、RCA 10から受信した３軸地球上位置データの刻時（time stamp）を検査する。次に、この応用プログラム170は、データベース問い合わせ経路172を介して、３軸地球上位置補正データベースに問い合わせを行ない、データベース記録返送経路174を介して、同一の刻時を有する３軸地球上位置補正記録を返送するよう要求する。
３軸地球上位置データ関連サービス応用プログラムは、動的に更新される２個の可変データ入力及びユーザの設定する１個の可変データ入力を用いて、誤り補正アルゴリズムを実行する。ユーザの設定する可変データ入力は、専門的調査によって基準と定めたCRA 12の３軸地球上位置を表す。この３軸地球上位置は、既知の位置を表し、この既知の位置を基準として、相関SPS伝送データ22の偏差が参照される。第１の動的な可変データ入力は、ローカルのSPSデータプロセッサ160及びそれに接続されたSPSデバイスの受信した３軸地球上位置であり、この３軸地球上位置は上述した３軸地球上位置補正データベース166に記録される。このデータは、CRA 14の相関３軸地球上位置を表し、ユーザの設定した可変データと共に用いて、既知の即ち基準となる３軸地球上位置からの３軸地球上位置偏差が計算される。第２の動的な可変データ入力は、RCA 10から受信した「有効」３軸地球上位置データである。このデータはこのRCAの相関３軸地球上位置を表し、これを、コンピュータ処理した３軸地球上位置偏差係数と共に用いて、このRCA 10の相関３軸地球上位置が計算される。
RCA 10の３軸地球上位置について誤り補正を行なった後、３軸地球上位置データ関連サービス応用プログラム170は、この３軸地球上位置を、相関３軸地球上位置データ入力経路176を介して、３軸地球上位置関連データベースサービス178に転送する。このサービス178は、補正されたRCA 10の３軸地球上位置データを利用して、RCA 10から伝達された３軸地球上位置に関連する予め決定されたデータ記録を、３軸地球上位置関連データ出力パルス180を介して170に返送する。こうすることによりCRA 14のユーザは、３軸地球上位置データ関連サービス応用プログラム170に対する３軸地球上位置関連入力に基づいて、CRA 10のユーザ又はCRA 14のユーザのために、３軸地球上位置関連サービスを実行することが可能になる。ある場合には、この３軸地球上位置関連データベースサービス178は、３軸地球上位置データ関連サービス応用プログラム170に３軸地球上位置関連データ記録を戻すことをせず、代りに、RCA 10の３軸地球上位置を記憶することがある。これはその後の処理や本発明の範囲外のサービスの用に供するためである。
本発明のこの実施例において、上記CRA 14のユーザは、ユーザ起動インタフェース188を介して、応用プログラム170にデータ変数を入力することにより、上記応用プログラム170と対話する。RCAからの入力と同様な種々の入力を用いて、CRAの運用特性を変化させ又はトリガパラメータを変化させることができる。CRAが有人の場合、ユーザ表示インタフェース186を介してユーザにフィードバックが行なわれる。３軸地球上位置データ関連サービスのうち、CRA 14のユーザが、３軸地球上位置関連データの結果を見る必要があるような種類のサービスでは、応用プログラム170を利用して上記３軸地球上位置関連データの結果をCPU 152に供給し、CPU 152はこのデータを、通信制御・３軸地球上位置関連データ表示出力経路を介して、ユーザ表示インタフェースに転送する。
３軸地球上位置データ関連サービス応用プログラム170の元来の機能は、遠隔通信装置10又はネットワークサービス装置12から３軸地球上位置データを受信することであり、これにより３軸地球上位置データ関連サービス応用プログラム170のユーザは、RCA 10及びCRA 14のユーザのためのサービスを実行することができる。このほか、３軸地球上位置に関連する応用としては、資産の追跡（asset tracking）、要員や車両の管理、電話番号案内、ビル管理（concierge service）プロセス制御、個人捜索、公衆安全捜索サービス、ナビゲーション、通信ネットワーク管理等がある。
＜位置データ補正＞
簡単に前述したように、本発明の重要な局面は、セル電話のような遠隔通信装置から受信したSPS依存の位置データを補正する方法及び装置にある。衛星信号のある種の劣化により、得られた位置情報に不正確さが生じることは知られている。（GPSは一層正確な情報の供給を目指しているが、それは軍、NASA等が対象であって、民間用ではない。）本発明により、これらの不正確性を解消し正確な位置データを与える解決策が得られる。
補正技術は一つの固定位置において具体化される。この固定位置はGPS信号の可視範囲ならどこでもよい。本発明の一実施例において、この固定位置は例えばセルサイト、CTSS,電話局等の通信ネットワークの一部である。もう一つの実施例において、この固定位置は家庭、オフィス又はその他の仕事場所とすることができ、特にこの固定位置はPSAPとすることができる。この固定位置をセル呼特に緊急、すなわち911呼が接続される通信ネットワーク内に設けることが多くの用途において有益であり、これにより、位置に基づく経路指定が、後述するように一層正確に行なえる。
従って本発明のもう一つの特徴は、例えば緊急呼である911呼のような呼を、極めて正確に補正された位置データに基づいてダイナミックに経路指定することである。これによって最も適切な救急又は公衆安全サービス提供者に対して必要な情報を最も早く伝達することができる。倒えば、緊急事態の発生位置が実際に郊外のハイウェイにあったとした場合、数メータの位置誤差によって、最寄りの警察へ呼を接続するか、ハイウェイパトロールへ接続するかの差を生ずる。他の例として沿岸のハイウェイでは、僅か数メータの差で、陸上の救急隊への呼が必要か、沿岸警備隊への水上遭難呼を必要とするかが分かれる。
図14を参照して、位置データ補正を説明する。SPSアンテナ1402を特定の位置に据付ける。このアンテナの物理的位置は、例えば測量によって正確に決定し、メモリに記録する。SPS受信機1404をこの固定アンテナに結合する。この固定アンテナのSPS位置データは、SPSプロセッサ1406に供給され処理される。プロセッサ1406は、刻時、緯度、経度、高度のデータを含む出力データを作成し、例えば所定のフォーマットのASC IIバイトストリームとして出力する。この場合、市販のSPS受信機及びプロセッサをプログラムして所望の出力フォーマット直列ポートより出力させることができる。このデータは、例えば数秒おきなど、頻繁に更新する（このデータはSPS伝送に内在する劣化によって「選択的にしか利用できない」ことが予期される。）得られた固定位置アンテナのデータは、システムマイクロプロセッサ1408に送り、（バス1410経由で）メモリ内に記憶する。このデータはメモリ内にダイナミックアレイ、又は循環アレイを形成するように記憶され、例えば最近60秒以内のデータが常に保存されるようにする。データが、例えば平均で１秒毎に取得されるとすると、アレイ内には60のサンプルが存在する。なお、この数自体は重要ではない。メモリスペースは適当な大きさに定められる。
セル電話受信用のRF受信機又はトランシーバ1416を、音声／データ符号／復号モジュール1418に結合し、入力信号をデジタルデータに復号する。このデータは、トーン検出モジュール1420に入力され、ここでセル電話位置を表わす可聴音を検出する。得られたデータは、必要に応じマイクロプロセッサ1408でさらに処理を加え、刻時、緯度、経度、高度を含むセル位置データのサンプルを形成する。このセル位置データサンプルは、例えば母線（バス）1410を経てメモリ位置1422へ記憶する。これらの動作を行う為のマイクロプロセッサのプログラムコードは、読出し専用メモリ形態のメモリ1426から供給する。こうして記憶されたセル位置データは、以下に述べる方法によって補正される。図15を参照する。セル位置データ補正プロセスは、初期化ステップ1504において、固定SPSアンテナ（図14の1402）の位置データ1502を取得することにより開始される。初めに既知固定位置のSPS位置を取得するのは奇妙に思われるが、その妥当性は間もなく明らかになる。得られた固定アンテナ位置データ（通常の処理による、ただし図示は省略）を上述のメモリアレイ中に記憶する。このデータは、プログラム可能のタイマ（又はハードウェアによる割込み）により周期的にチェックを行い、新しい位置データを取得し、メモリアレイを更新する。このプロセス1502,1506を反復することにより、位置データのアレイを維持し、例えば60秒周期の最新のデータを保持するようにする。
次にSPSにより導かれた遠隔無線装置の位置データを、図14について述べたようにして受信する（ステップ1508）。受信データ内に示される緯度、経度（或いはオプションとして高度）に基づき、その無線装置より固定位置迄の距離を計算する（ステップ1510）。この距離をステップ1512において、予め選択した距離、例えば100kmと比較する。この計算距離が選択距離より大きいとき（ステップ1514）、受信データには補正を加えず（ステップ1516）、“A"を経由するプロセスループにより遠隔装置より新しいデータを得る。これは、距離が大きいと、遠隔位置で見える衛星（複数）と、同時刻に固定位置で見える衛星とが同じでない確率が増加するからである。
計算距離が選択距離内であることが判ると（ステップ1518）、遠隔位置データサンプルの刻時を読出し（ステップ1520）、固定アンテナ位置データを有するメモリアレイに質問を行い（ステップ1522）、同じ刻時値を有するサンプルがアレイ内に存するかを確める（固定位置側に“fix"が得られ、同時に遠隔装置に“fix"が得られたことを表示）。もし同じ刻時がアレイに見出されると（ステップ1524）、このデータをステップ1526で３軸補正係数として用いて、三次元のそれぞれの数値の差を計算する。計算する差とは、選択した固定アンテナ位置のデータサンプルと既知の実際の固定アンテナ位置との間の差である。この差は、遠隔装置が遠隔位置データを得たのと全く同時刻における、固定位置に関する衛星伝送データの実質誤差を示す。衛星の劣化が静的でないためタイミングは決定的に重要である。次のステップ1528は、計算された補正値を用いて、遠隔位置データを補正することである。この場合プロセスは“A"にループされ、遠隔対象体から新たな位置データが取得される。この上述のプロセスにより、SPSの信号の劣化に基づく「選択的利用可能性」が回避される。マッチした刻時が見出された場合、実際上期待できる位置の正確度は10m以内となる。
計算された距離が補正範囲内であるが、固定アンテナ位置アレイ内にマッチする刻時が見出されないときは（ステップ1530）、更にアレイ内の全サンプルの補正値の平均を計算する（ステップ1532）。これにより、有用な近似化が行われる。その理由は、その遠隔データが得られたのは過去60秒以内である確率が極めて高く、そうであれば同じ60秒以内に固定アンテナのデータも得られているからである。
現在の望ましい実施例では、図７に示したように、エラー補正がネットワークサービス装置（NSA）12によって行われる。図７において、地球上位置補正データベース210は、上述のように固定アンテナ位置データサンプルを保持する。図７のCPU 86は図14のマイクロプロセッサ1408に対応し、図７のSPSデータプロセッサ110は図14のSPSプロセッサ1406に対応し、以下同様である。
代案、又は追加案として、エラー補正は図８に示す呼の受手CRA内でも行うことができる。この場合、地球上位置補正データベース166は、上述の固定アンテナ位置データサンプルのアレイを記憶している。図８のCPU 152は、図14のマイクロプロセッサ1408に対応し、図８のSPSデータプロセッサ160は、図14のSPSプロセッサ1406に対応するなど、以下同様である。
我々は、先出願において、遠隔通信装置の地球上位置に関する刻時付（UTC時間）,3軸（Ｘ緯度,Y経度,Z高度）データを、電気通信ネットワークの可聴周波通信チャネルを経由して、３軸地球上位置データの受信可能なネットワークサービス及び／又は呼受信装置に送り、各装置の利用者に３軸地球上位置関連サービスを提供するための、改良した方法及び装置を開示した。本発明は、現存するセル電話網基本設備を利用し、これを全地球測位システムと組合せ、かつ幾つかの新規な構想を採用することにより、例えば公衆の安全及び緊急応答部門（米国で911呼）においてユーザの正確な位置情報を得るにあたり、莫大なコストの節約を計るものである。
さらに我々は以前、音声及びデータ通信の無線方式、例えばパーソナル通信方式（PCS）において、この方式の通信信号の中に、GPS又は地球軌道周回衛星システム（GONSS）などの衛星測位システム（SPS）によりPCSユーザの位置を決定するための緯度、経度、高度（３軸）位置を埋め込む方式について述べた。これらの各実施例とも、所要装置は、複数のアンテナ，電源,SPSデータ処理デバイス，通信機器及び無線リンク接続の遠隔ディスプレイユニットを含む。
これらの先願に示した移動システム（図10A）のPCS/SPSデバイスには以下の各項が含まれる。すなわち、SPS信号受信用SPSアンテナ1002と受信機1004,SPS信号周波数ダウンコンバータ1005,変換されたアンテナ出力信号の受信・処理用SPS信号プロセッサ1007,PCS/SPSユーザの現在位置及び高度とその観測時間を表示するためのディスプレイプロセッサ1010とディスプレイ1011,プロセッサの出力信号を受信しこれらの信号をアンテナ1001を介して1008多重化データパケットとして音声／データストリーム入力1009とともに送信するトランシーバ1003,及び電源1006である。
ディスプレイユニット（図12参照）は下記各項を含む。すなわち、アンテナ1201,PCS/SPS移動システムトランシーバにより送信された信号を受信するトランシーバ1202,受信器から出力信号を受信し多重を解くコンピュータベースのプロセッサ1203,音声／データ入出力システム1204,SPSデータバッファ1205,データ出力システム1206,コンピュータベースのマッピングシステムにより位置を表示するシステム1207,及び電源1209である。我々はこのような技術により、地上（terrestrial）または衛星の無線システムにより、３軸位置データを無線で交換・経路指定するための機能を開示してきた。
我々は既に、音声・データを伝送するPCS,セル電話（cell phone）などの無線システムにおいて、全地球測位システム（Global Positioning System）または地球軌道周回衛星システム（Global Orbiting Navigational Satellite System）のような衛星測位システム（Satellite Positioning System−SPS）により、パーソナル通信システム（Personal Commumication System−PCS）ユーザの位置を決定するため、通信信号の中に緯度、経度、高度（３軸）位置信号を、データパケット又はデータストリームの形で埋め込んで送信する無線システムを説明した。それぞれの実施例では、装置は複数のアンテナ，複数の電源,SPSデータを処理するデバイス，通信デバイス，通信リンクおよび無線リンクにより接続される遠隔ディスプレイユニットを含んでいる。
我々の示した移動システムは図10Bのようなものであり、そこではSPS（ユニット２）からのデータストリーム（例えばNMEA）が、信号多重器1028への通信リンクを経由してPCS（ユニット１）へ供給される。移動ユニット２は下記各項を含む。すなわち、SPS信号を受信するSPSアンテナ1022および受信器1024,SPS信号周波数ダウンコンバータ1025,変換されたアンテナ出力信号を受信してPCS/SPSユーザの現在の位置および高度とともに観測時刻を提供するSPS信号プロセッサ1027,ディスプレイプロセッサ1030,及びディスプレイ1031である。ユニット１に含まれるのは、プロセッサ出力信号を受信しその信号を多重化されたデータパケット1028として、アンテナ1021を介して音声／データストリーム入力1029とともに伝送するトランシーバ1023,及び電源1026である。第２の実施例ではSPS（上記ユニット２に相当）は音声入力（マイクロホン）ハウジングに収容され、データストリームは音声ストリームの中に埋め込まれていたり又はデータパケットとして含まれている。図10Dは、もう一つの実施例を示している。
先出願のディスプレイユニット（図12参照）は下記各項を含む。すなわち、アンテナ1201,PCS/SPS移動システムトランシーバにより送信された信号を受信するトランシーバ1202,受信器からの出力信号を受信し多重を解くコンピュータベースのプロセッサ1203,音声／データ入出力システム1204,SPSデータバッファ1205,データ出力システム1206,コンピュータベースのマッピングシステムによる位置表示システム1207,及び電源1209である。
PCSなどの音声・データ通信用無線システムにおいて、GPS又はGONSSなどのSPSにより、ユーザの位置を決定するため、緯度、経度、高度（３軸）位置が通信システムの通信信号に埋め込んだ無線システムが開示されている。位置決め信号の失われた場合には、登録商標ジャイロチップII（Gyro−Chip II(TM)）またはそれと同等の固体回転センサ（Solid State Rotation Sensor）のような慣性プラットフォームにより、地理学上の位置の２次元変化を維持する。各実施例ごとに、装置は複数のアンテナ，電源,SPSデータを処理するデバイス，慣性プラットフォーム，通信デバイス，および無線リンクに接続される遠隔ディスプレイユニットを含んでいる。
この移動システムの別の実施例では（図10C参照）PCS/SPSデバイスは以下の各項を含む。SPS信号を受信するSPSアンテナ1042と受信器1044,SPS信号周波数ダウンコンバータ1045,変換されたアンテナ出力信号を受信し処理してPCS/SPSユーザの現在位置と高度とともに観測時刻を提供するSPS信号プロセッサ1047,信号損失の場合に２次元位置を更新する慣性プラットフォーム1053,ディスプレイプロセッサ1050およびディスプレイ1051,ディスプレイプロセッサの出力信号を受信しこの信号を多重化されたデータパケット1048としてアンテナ1041を介して音声／データストリーム入力1049とともに送信するトランシーバ1043,電源1046,及び交換・経路指定トランスポンダ1052である。
ディスプレイユニット（図12参照）は以下の各項を含む。すなわち、アンテナ1201,PCS/SPS移動システムトランシーバから送信された信号を受信するトランシーバ1202,受信機からの出力信号を受信し多重を解くコンピュータベースのプロセッサ1203,音声／データ入出力システム1204,SPSデータバッファ1205,データ出力システム1206,コンピュータベースのマッピングシステムにより位置をディスプレイするシステム1207,及び電源1209である。
この実施例は信号喪失の期間中ユーザ位置を正確に更新するため、慣性プラットフォーの機能を使用している。この発明は、無縁通信市場においてSPSデータ損失時にユーザ位置を正確に更新し、追従し、位置決めするのに有用である。
PCSのような音声・データ通信のためのもう一つの無線システムを示す。このシステムはGPSやGONSSのようなSPSによってPCSユーザの位置を決定するための通信システムであって、緯度−経度−高度（３軸）で示される位置を通信信号に埋め込んでおり、位置信号喪失の場合には、気圧トランスジューサ及び信号プロセッサ（ディジタル高度計）によって、地球上位置における高度変化を維持する。各実施例ごとに、本装置は、複数のアンテナ，電源,SPSデータを処理するためのデバイス，ディジタル高度計，通信デバイス，及び無線リンクで接続する遠隔ディスプレイユニットを含んでいる。
もう一つの代案となる移動システムの実施例（図10C）において、PCS/SPSデバイスは下記各項を含む。すなわち、SPSアンテナ1042とSPS信号を受信するための受信機1044,SPS信号周波数ダウンコンバータ1045,変換されたアンテナ出力信号を受信し処理してPCS/SPSユーザの現在の位置と高度を観測時刻とともに提供するSPS信号プロセッサ1047,信号喪失の場合に高度を更新するためのディジタル高度計1053,ディスプレイプロセッサ1050とディスプレイ1051,プロセッサ出力信号を受信しそれらを多重化1048データパケットとして音声データストリーム入力1049とともにアンテナ1041を通して送信するためのトランシーバ1043,電源1046,及び交換・経路指定トランスポンダ1052である。
ディスプレイユニット（図12）は以下の各項を含む。すなわち、アンテナ1201,PCS/SPS移動システムトランシーバから送信された信号を受信するためのトランシーバ1202,受信機からの出力信号を受信して多重を解くためのコンピュータベースのプロセッサ1203,音声データ入出力システム1204,SPSデータバッファ1205,データ出力システム1206,コンピュータベースのマッピングシステムで位置を表示するためのシステム1207,及び電源1209である。このシステムは、信号喪失の期間中ユーザの位置を正確に更新するのにディジタル高度計の能力を採用している。
さて、図13においては、既存の移動無線システム、例えばMotorola Cellular Micro Tac Ultra Lite,Ericcson 338,等（図13A）において、無線デバイスのポート1307を介して、在来の音声やデータ通信を行なうための具体策を図解した。また図11では、SPSシステムは無線移動ユニットに対して外部にある。この装置は以下の各項を含む。すなわち、複数のアンテナ1101と1102,SPS無線周波数フロットエンドまたはダウンコンバータ1103,サポート機能と水晶クロックを有するマルチチャネルSPS相関器（correlator）1104,SPSプロセッサ1105,通信プロセッサ1106,既存無線移動システムへのデータ接続1107,データマルチプレクサまたは論理デバイス1109,トランシーバ1108,スピーカ／マイクロホンアセンブリ1110,充電可能なバッテリと諸要素を含む電源1102−1106,及び通信チャネルを運ぶための無線のインフラストラクチャである。加えて、各実施例において、緯度−経度−高度（３軸）の位置を含むデータがシステムに加えられ、通信システムの通信チャネルの中にデータパケット又は変調されたデータストリームとして埋め込まれる。図13Aの実施例においては、SPSは電源ハウジング内に収容されている。また図13Bの代案の実施例においては、SPSは電源ハウジング上に置かれている。
図13に示すように、我々は以前、SPSシステムを電源1331の中、上又は下に配置し、バッテリは着脱可能とし、データ転送は、既存のデータポート1327に結合するために作られた集積・モールドした電気的接続を通して行なうことを記述した。もし必要ならば、メーカの設計機能を活かすために、SPSデバイス上のオリジナルポートと並列に、第２のデータポートを設けることもできる。更に、埋め込まれた３軸の位置データを含むこのデータの伝送は、地上又は衛星無線システムの通信チャネル（音声）によって運ぶことができる。図13Cは、もう一つの代案の応用を示している。
本発明の原理を図示説明してきたが、当業者にとって、本発明はその原理の範囲内において多様な方法で変形され得ることは明らかである。我々は、添付の請求項の精神と範囲内でもたらされるすべての変形を特許請求の対象とする。
【図３】
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【図１】
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【図２】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１０Ｄ】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１３Ｃ】
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【図１４】
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【図１５】
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