(57)【要約】汎用ＩＰネットワーク接続デバイスの位置を正確に特定する方法及びシステム。本方法は、戦略的ネットワークポイントに配置されるリモートインテリジェンスを使用して、関連補助データを受信機内蔵ＩＰデバイスに配信する。補助手段を調整して、物理タイミング、周波数及び時刻信号ステータスデータを、汎用ブロードバンド通信プロトコルを使用して供給する。関連補助データによって、信号処理利得による補償が可能になる。信号処理利得は、微弱な又は歪んだ建物内のＧＮＳＳ信号を獲得及び測定し、更に最終的に対応する疑似距離時刻成分を抽出するために必須である。本方法では、長期間に渡って観測される一連のＧＮＳＳ測定値を標準の衛星航法方式を使用しながら収集し、一旦、これらの測定値が蓄積されると、標準の方式を使用して、各疑似距離を、正確な地理的位置を既知の確度で計算するために使用される利用可能な経路距離に変換する。
2008545122.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンピュータネットワークに接続されたデバイスの固定座標系における位置を判定する方法であって、
コンピュータネットワークを通じてモデルサーバと通信することにより、固定座標系におけるデバイスの位置を第１確度レベルで推定するステップと、
前記第１確度レベルで推定された位置に関する測位システムの信号特性に関するデータを前記コンピュータネットワークを通じて取得するステップと、
前記コンピュータネットワークに接続される少なくとも１つのピアリングポイントサーバを設け、前記少なくとも１つのピアリングポイントサーバの時刻基準及び周波数基準を前記測位システムの時刻基準及び周波数基準に校正するステップと、
前記デバイスと前記少なくとも１つのピアリングポイントサーバとの間の前記コンピュータネットワークを通じた通信を少なくとも部分的に通じて、前記デバイスの時刻基準及び周波数基準を前記少なくとも１つのピアリングポイントサーバの時刻基準及び周波数基準に校正するステップと、
前記デバイスの受信機の時刻要素及び周波数要素を、前記取得するステップで獲得された前記測位システムの少なくとも１つの送信機の信号特性に一致させるステップと、
前記測位システムの少なくとも１つの送信機から複数の信号を受信するステップと、
前記校正結果および前記受信した複数の信号に少なくとも部分的に基づいて、前記固定座標系におけるデバイスの位置を前記第１確度レベルよりも高い確度の第２確度レベルで判定するステップと、
を備える方法。
【請求項２】
前記コンピュータネットワークは非同期ネットワークである、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記コンピュータネットワークは業界標準のパケット通信プロトコルを使用する、請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記コンピュータネットワークはインターネットプロトコル（ＩＰ）ネットワークである、請求項２記載の方法。
【請求項５】
前記デバイスはボイスオーバーインターネットプロトコル（ＶｏＩＰ）を使用して動作する、請求項４記載の方法。
【請求項６】
前記デバイスはＶｏＩＰ電話機である、請求項５記載の方法。
【請求項７】
前記コンピュータネットワークはインターネットである、請求項４記載の方法。
【請求項８】
前記コンピュータネットワークはイントラネットである、請求項４記載の方法。
【請求項９】
前記コンピュータネットワークはワイドエリアネットワークである、請求項４記載の方法。
【請求項１０】
前記コンピュータネットワークと前記デバイスとの接続はブロードバンド接続である、請求項１記載の方法。
【請求項１１】
前記ブロードバンド接続は、少なくとも１２８Ｋｂｐｓの転送速度による双方向通信を可能にするように動作する、請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
前記固定座標系は、全地球的航法衛星サービス（ＧＮＳＳ）システムで使用される固定座標系である、請求項１記載の方法。
【請求項１３】
前記ＧＮＳＳシステムはＧＰＳである、請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
前記ＧＮＳＳシステムはＧｌｏｎａｓｓである、請求項１２記載の方法。
【請求項１５】
前記ＧＮＳＳシステムはＧａｌｉｌｅｏである、請求項１２記載の方法。
【請求項１６】
前記ＧＮＳＳシステムはＱＺＳＳである、請求項１２記載の方法。
【請求項１７】
前記固定座標系は、地上系航法システムで使用される固定座標系である、請求項１記載の方法。
【請求項１８】
請求項１記載の方法は更に、
前記モデルサーバと前記デバイスとの間のルーティングのためにＩＰトレース・ルートを実行するステップと、
前記コンピュータネットワーク上の他のデバイスの少なくとも１つの位置データベースにアクセスするステップと、を備え、
前記推定は、前記ＩＰトレース・ルートで判明した前記コンピュータネットワークに接続される別のデバイスの位置に少なくとも部分的に基づいて行なわれる、方法。
【請求項１９】
前記少なくとも１つの位置データベースの少なくとも１つは、請求項１８記載の方法を実行してデータを収集することにより構築されている、請求項１８記載の方法。
【請求項２０】
前記モデルサーバは、前記他のデバイスの少なくとも１つの位置データベースの少なくとも１つに前記コンピュータネットワークを通じてアクセスする、請求項１８記載の方法。
【請求項２１】
前記第１確度レベルは、前記判定された位置の１００ｋｍ以内である、請求項１記載の方法。
【請求項２２】
前記第１確度レベルは、前記判定された位置の３０ｋｍ以内である、請求項１記載の方法。
【請求項２３】
前記推定は、前記デバイスに接続されるルータに接続された装置の前記固定座標系における既知の位置に基づいて行なわれる、請求項１記載の方法。
【請求項２４】
前記第１確度レベルは２００メートル以内である、請求項２３記載の方法。
【請求項２５】
前記測位システムは地上系システムである、請求項１記載の方法。
【請求項２６】
前記測位システムはＧＮＳＳシステムである、請求項１記載の方法。
【請求項２７】
前記ＧＮＳＳシステムはＧＰＳである、請求項２６記載の方法。
【請求項２８】
前記ＧＮＳＳシステムはＧｌｏｎａｓｓである、請求項２６記載の方法。
【請求項２９】
前記ＧＮＳＳシステムはＧａｌｉｌｅｏである、請求項２６記載の方法。
【請求項３０】
前記ＧＮＳＳシステムはＱＺＳＳである、請求項２６記載の方法。
【請求項３１】
前記データは、前記コンピュータネットワークに接続された少なくとも１つのモデルサーバから取得される、請求項２６記載の方法。
【請求項３２】
前記信号特性は、信号周波数、信号コード位相、周波数変化速度、ナビゲーションコードビット状態及びビット遷移時間のうちの１つ以上の推定値を含む、請求項３１記載の方法。
【請求項３３】
前記測位システムはＧＰＳであり、前記ピアリングポイントサーバの時刻基準及び周波数基準は、前記ＧＰＳから受信する信号に少なくとも部分的に基づいて前記ＧＰＳの時刻基準及び周波数基準に校正される、請求項１記載の方法。
【請求項３４】
前記ピアリングポイントサーバは、内部タイミング基準に少なくとも部分的に基づいて前記測位システムによる校正値を維持する、請求項１記載の方法。
【請求項３５】
前記内部クロックの精度は、前記測位システムの時刻基準に基づいて測定する場合に１０億分の１００よりも大きい、請求項３４記載の方法。
【請求項３６】
請求項１記載の方法は更に、
局所大気圧を求めるステップと、
前記デバイス内に位置する気圧高度計を前記局所大気圧に基づき校正するステップと、
を備える、方法。
【請求項３７】
請求項１記載の方法は更に、
前記デバイスと前記少なくとも１つのピアリングポイントサーバとの間の前記コンピュータネットワークを通じた通信の特性に基づいて前記第１確度レベルを改善するステップを備える、方法。
【請求項３８】
前記第１確度レベルの元のレベルは５０００メートル未満であり、
前記第１確度レベルを改善することは、前記第１確度レベルを５０００メートル以内に改善することである、請求項３７記載の方法。
【請求項３９】
前記校正は、前記デバイスと前記少なくとも１つのピアリングポイントサーバのうちの１つとの間で行なわれ、該校正は、前記１つのピアリングポイントサーバと前記デバイスとの間の双方向通信によって容易になる、請求項１記載の方法。
【請求項４０】
前記校正は、前記デバイスと複数の前記ピアリングポイントサーバとの間で行なわれる、請求項１記載の方法。
【請求項４１】
前記校正は、前記デバイスと複数の前記ピアリングポイントサーバとの間の双方向通信によって容易になる、請求項４０記載の方法。
【請求項４２】
前記校正は、前記デバイスから複数の前記ピアリングポイントサーバへの単方向通信によって容易になる、請求項４０記載の方法。
【請求項４３】
前記受信するステップは、前記複数の信号の少なくとも１つを、約０．０１秒よりも長い期間に渡って積分することを含む、請求項１記載の方法。
【請求項４４】
前記受信するステップは、前記複数の信号の少なくとも１つを、約０．５秒よりも長い期間に渡って積分することを含む、請求項４３記載の方法。
【請求項４５】
前記測位システムはＧＮＳＳシステムであり、
前記受信するステップは、前記複数の信号を約１秒よりも長い期間に渡って獲得することを含み、前記約１秒よりも長い期間の間における何れか１秒の期間の間に受信する信号だけでは、前記デバイスの位置を判定するためには不十分である、請求項１記載の方法。
【請求項４６】
前記測位システムはＧＮＳＳシステムであり、
前記受信するステップは、前記複数の信号を約１時間よりも長い期間に渡って獲得することを含み、前記約１時間よりも長い期間の間における何れか１時間の期間の間に受信する信号だけでは、前記デバイスの位置を判定するためには不十分である、請求項１記載の方法。
【請求項４７】
前記測位システムはＧＮＳＳシステムであり、
前記受信するステップは、前記ＧＮＳＳシステムの１つの衛星のみから前記複数の信号を獲得することを含む、請求項４５記載の方法。
【請求項４８】
前記第２確度レベルは５０メートル以内である、請求項１記載の方法。
【請求項４９】
前記判定するステップは更に、前記校正結果および前記受信した複数の信号に少なくとも部分的に基づいて、前記固定座標系におけるデバイスの位置を第３確度レベルで判定することを含む、請求項１記載の方法。
【請求項５０】
前記第２確度レベルは２００メートル以内である、請求項４９記載の方法。
【請求項５１】
前記第３確度レベルは５０メートル以内である、請求項４９記載の方法。
【請求項５２】
前記判定を行うために必要な計算は、前記デバイスの一部分のモジュールによって行なわれる、請求項１記載の方法。
【請求項５３】
前記判定を行うために必要な計算は、前記デバイスの一部分でなく、前記コンピュータネットワークに接続されるモジュールによって行なわれる、請求項１記載の方法。
【請求項５４】
前記計算は前記モデルサーバによって行なわれる、請求項５３記載の方法。
【請求項５５】
請求項５４記載の方法は更に、前記判定された位置をデータベースに保存するステップを備える、方法。
【請求項５６】
前記判定は、前記測位システムの単一の送信機から複数の信号を受信することによって行われる、請求項１記載の方法。
【請求項５７】
前記判定は、前記測位システムの複数の送信機から複数の信号を受信することによって行われる、請求項１記載の方法。
【請求項５８】
請求項１記載の方法は更に、前記判定された位置に基づいて、前記デバイスの位置情報を前記デバイスから通知するステップを備える、請求項１記載の方法。
【請求項５９】
前記通知は前記コンピュータネットワークを通じて行なわれる、請求項５８記載の方法。
【請求項６０】
前記通知するステップは、特定の前記デバイスに関する電気的に読み取り可能なデバイス識別子及びデバイス位置情報を通知することを含む、請求項１記載の方法。
【請求項６１】
前記通知は緊急コールセンターに対して行なわれる、請求項６０記載の方法。
【請求項６２】
前記デバイスは無線アクセスポイントである、請求項１記載の方法。
【請求項６３】
前記無線アクセスポイントと通信する無線デバイスが、自身のデバイス位置を前記無線アクセスポイントの位置として通知する、請求項６２記載の方法。
【請求項６４】
前記無線アクセスポイントと通信する無線デバイスは、
前記無線アクセスポイントに対する無線デバイスの位置を求め、
前記固定座標系における無線デバイスの位置を、前記無線アクセスポイントの位置と、前記無線アクセスポイントに対する前記無線デバイスの位置とに基づいて求める、請求項６２記載の方法。
【請求項６５】
ネットワークに接続されたデバイスの固定座標系における位置であって、以前に判定されたデバイスの位置を検証する方法であって、
前記固定座標系における前記デバイスの位置を判定するステップと、
前記ネットワークに対する前記デバイスの接続に関する第１セットの情報であって、前記判定された位置における前記ネットワークとの接続を表わす第１セットの情報を収集するステップと、
前記収集された第１セットの情報を保存するステップと、
前記デバイスの位置情報を要求するリクエストを受信するステップと、
前記ネットワークに対する前記デバイスの接続に関する第２セットの情報であって、前記ネットワークとの固有の接続を表わす第２セットの情報を収集するステップと、
前記第１セットの情報を前記第２セットの情報と比較するステップと、
前記比較の結果が特性類似度の所定閾値を超える結果の場合、前記デバイスが前記以前に判定された位置に位置していることをほぼリアルタイムで確認するステップと、
を備える方法。
【請求項６６】
請求項６５記載の方法は、ほぼ一定の時間間隔で行なわれる、方法。
【請求項６７】
請求項６５記載の方法は、緊急サービスディスパッチセンターに接続する際に生じるリクエストの結果として行なわれる、方法。
【請求項６８】
前記ネットワークとの接続に関する前記第１及び第２セットの情報は、
ピアリングポイントサーバと前記デバイスとの間のパケット平均遅延時間と、
前記ピアリングポイントサーバと前記デバイスとの間のパケット遅延時間分布と、
前記ピアリングポイントサーバと前記デバイスとの間のトレース・ルート情報と、
を含む、請求項６５記載の方法。
【請求項６９】
コンピュータネットワークに接続されたデバイスの固定座標系における位置を判定するプロセスを選択する方法であって、
コンピュータネットワークを通じてネットワーク運営センターと通信することにより、固定座標系におけるデバイスの位置を第１確度レベルで推定するステップであって、前記ネットワーク運営センターが前記コンピュータネットワーク上の他のデバイスの位置データベースを含む、ステップと、
前記第１確度レベルで推定された位置に関する測位システムの特性に関するデータを前記コンピュータネットワークを通じて取得するステップと、
前記測位システムからの複数の信号の受信を試みるステップと、
前記測位システムからの前記複数の信号の品質を求めるステップと、
前記測位システムからの前記複数の信号の品質レベルに基づいて、第１プロセスと第２プロセスとの間で選択を行なうステップであって、前記第１プロセスでは、前記測位システムの時刻基準が前記コンピュータネットワークを通じて取得され、前記第２プロセスでは、前記測位システムの時刻基準が前記測位システムから取得される、ステップと、
を備える方法。
【請求項７０】
前記測位システムはＧＮＳＳシステムである、請求項６９記載の方法。
【請求項７１】
前記ＧＮＳＳシステムはＧＰＳである、請求項７０記載の方法。
【請求項７２】
ＩＰネットワークに接続されたＩＰデバイスから緊急サービスディスパッチセンターに位置特定コールを提示する方法であって、
ＩＰネットワークに接続されたＩＰデバイスから緊急電話番号をダイヤルしてコールを生成するステップであって、前記ＩＰデバイスが測位システムから信号を受信する機能を備える、ステップと、
前記ＩＰネットワークを通じて、ネットワーク相互接続器に前記ＩＰデバイスを接続するステップであって、前記ネットワーク相互接続器は、前記ＩＰネットワークを公衆交換電話網（ＰＳＴＮ）に相互接続する機能を備える、ステップと、
前記ＰＳＴＮに接続される緊急サービスネットワークに前記ＩＰデバイスを接続するステップと、
前記緊急サービスネットワークに前記ＩＰデバイスの位置を提供するステップと、
前記位置に少なくとも部分的に基づいて、適切な緊急サービスディスパッチセンターを選択するステップと、
前記緊急サービスネットワークから前記緊急サービスディスパッチセンターに前記位置を送信するステップと、
前記選択された緊急サービスディスパッチセンターに前記コールを提示するステップと、
を備える方法。
【請求項７３】
前記ネットワーク相互接続器はＰＳＴＮゲートウェイに至るＩＰネットワークである、請求項７２記載の方法。
【請求項７４】
前記ネットワーク相互接続器はメディアゲートウェイである、請求項７２記載の方法。
【請求項７５】
前記提供するステップはＩＰデバイス位置データベースを精査することを含む、請求項７２記載の方法。
【請求項７６】
前記提供するステップは前記ＩＰデバイスによって行なわれる、請求項７２記載の方法。
【請求項７７】
前記提供するステップは、前記ＩＰネットワークに送出されるＶＯＩＰ緊急コールリクエストの標準ＳＩＰプロトコル・シグナリング・メッセージ内に前記ＩＰデバイスの位置を含めることを含む、請求項７２記載の方法。
【請求項７８】
コンピュータネットワークに接続されたデバイスの位置を計算する方法であって、
前記コンピュータネットワークに接続されたデバイスからの通知をコンピュータネットワークを通じてサーバで受信し、前記デバイスの位置特定ルーチンを開始するステップと、
前記サーバと前記デバイスとの間でＩＰトレース・ルートを実行するステップと、
前記ＩＰトレース・ルートに少なくとも部分的に基づいて前記デバイスの位置を推定するステップと、
前記推定された位置に関係する測位システムの少なくとも１つの信号の信号特性を前記コンピュータネットワークを通じて前記サーバから前記デバイスに送信するステップと、
前記デバイスによって受信された前記測位システムからの少なくとも１つの信号に関する情報を前記デバイスから受信するステップと、
前記デバイスによって受信された前記少なくとも１つの信号に少なくとも部分的に基づいて前記デバイスの位置を計算するステップと、
を備える方法。
【請求項７９】
コンピュータネットワークに接続された第１デバイスの固定座標系における位置を判定する方法であって、
コンピュータネットワークのエッジデバイスに第１デバイス及び第２デバイスを接続するステップと、
測位システムからの少なくとも１つの第１信号を前記第１デバイスで受信するステップと、
前記測位システムからの少なくとも１つの第２信号を前記第２デバイスで受信するステップと、
前記少なくとも１つの第１及び第２信号に少なくとも部分的に基づいて、前記第１デバイスの固定座標系における位置を推定するステップと、
を備える方法。
【請求項８０】
装置であって、
ネットワークインターフェースモジュールと、
測位システムの送信機からの信号を受信する信号受信モジュールと、
前記信号受信モジュールを調整する周波数及び時刻調整モジュールであって、前記ネットワークインターフェースモジュールを介したネットワークとの接続を通じて、前記測位システムに関する周波数及び時刻調整情報を取得するように動作する周波数及び時刻調整モジュールと、
前記ネットワークインターフェースモジュールを介した前記ネットワークとの接続を通じて、当該装置の時刻基準を前記測位システムの時刻基準により校正するように動作するタイミングモジュールと、
を備える装置。
【請求項８１】
請求項８０記載の装置はボイスオーバー・データ・ネットワークユニットである、装置。
【請求項８２】
請求項８０記載の装置はＶｏＩＰユニットである、装置。
【請求項８３】
請求項８０記載の装置は電話機である、装置。
【請求項８４】
前記ネットワークインターフェースモジュールは、ＩＰネットワークとインターフェース接続する機能を備える、請求項８０記載の装置。
【請求項８５】
前記測位システムはＧＮＳＳである、請求項８０記載の装置。
【請求項８６】
前記ＧＮＳＳはＧＰＳである、請求項８５記載の装置。
【請求項８７】
請求項８０記載の装置は更に、前記信号受信モジュールによって受信された信号を処理する処理モジュールであって、前記校正結果及び前記信号受信モジュールによって受信された信号に少なくとも部分的に基づいて前記測位システムに対する当該装置の位置を判定するように動作する処理モジュールを備える、装置。
【請求項８８】
請求項８０記載の装置は更に気圧センサを備える、装置。
【請求項８９】
ボイスオーバー・インターネット・プロトコル（ＶｏＩＰ）装置であって、
音声をデータに変換し、データを音声に変換するように動作する音声変換モジュールと、
ネットワークインターフェースモジュールと、
ＧＮＳＳの送信機からの信号を受信する信号受信モジュールと、
前記信号受信モジュールを調整する周波数及び時刻調整モジュールであって、前記ネットワークインターフェースモジュールを介したネットワークとの接続を通じて、前記ＧＮＳＳに関する周波数及び時刻情報を取得するように動作する周波数及び時刻調整モジュールと、
前記ネットワークインターフェースモジュールを介した前記ネットワークとの接続を通じて、当該装置の時刻基準を前記ＧＮＳＳの時刻基準により校正するように動作するタイミングモジュールと、
前記信号受信モジュールによって受信された信号を処理する処理モジュールであって、前記校正結果及び前記信号受信モジュールによって受信された信号に少なくとも部分的に基づいて前記ＧＮＳＳに対する当該装置の位置を判定するように動作する処理モジュールと、
を備えるＶｏＩＰ装置。
【請求項９０】
前記ＧＮＳＳはＧＰＳである、請求項８９記載のＶｏＩＰ装置。
【請求項９１】
ネットワークに接続されたデバイスの位置を固定座標系において判定するために使用されるシステムであって、
ネットワークに接続され、測位システムの送信機からの信号を受信するように動作するデバイスと、
前記ネットワークを通じて前記デバイスと通信し、前記測位システムの送信機の信号特性に関する情報を前記デバイスに供給するように動作するモデルサーバと、
前記ネットワークを通じて前記デバイスと通信し、前記デバイスの時刻基準を前記測位システムの時刻基準に前記ネットワークを通じて校正するように動作するピアリングポイントサーバと、
を備えるシステム。
【請求項９２】
前記測位システムはＧＰＳである、請求項９１記載のシステム。
【請求項９３】
前記モデルサーバは、前記デバイスの位置の推定値を求めるように動作する、請求項９１記載のシステム。
【請求項９４】
前記モデルサーバは、複数のデバイスを複数の対応する位置に相互に関連付けるデータベースを含む、請求項９１記載のシステム。
【請求項９５】
前記デバイスはＶｏＩＰ電話機である、請求項９１記載のシステム。
【請求項９６】
前記ネットワークは非同期ネットワークである、請求項９１記載のシステム。
【請求項９７】
前記非同期ネットワークはＩＰネットワークである、請求項９６記載のシステム。
【請求項９８】
非同期ネットワークに接続されたデバイスの時刻基準及び周波数基準を、衛星利用測位システムの時刻基準及び周波数基準により校正するために使用される装置であって、
前記衛星利用測位システムからの信号に対応する入力情報を取得する構造と、
当該装置の時刻基準及び周波数基準を前記衛星利用測位システムの時刻基準及び周波数基準に同期させる処理モジュールであって、前記衛星利用測位システムの時刻基準及び周波数基準は、前記入力情報に基づいて生成される、処理モジュールと、
前記デバイスに宛先指定された前記非同期ネットワークへの出力を生成するインターフェースモジュールであって、前記出力は前記衛星利用測位システムの時刻基準及び周波数基準に校正され、前記デバイスは前記出力を使用することにより前記デバイスの時刻基準及び周波数基準を前記衛星利用測位システムの時刻基準及び周波数基準に校正可能である、インターフェースモジュールと、
を備える装置。
【請求項９９】
請求項９８記載の装置は更に原子時計を備え、
前記処理モジュールは、前記衛星利用測位システムからの信号を利用することができない場合に、前記原子時計の出力信号を使用することにより前記衛星利用測位システムとの同期を維持するように動作する、装置。
【請求項１００】
請求項９８記載の装置は更に大気圧センサを備える、装置。
【請求項１０１】
前記衛星利用測位システムからの信号に対応する入力情報を取得する構造は、前記衛星利用測位システムからの信号を受信する受信機を含む、請求項９８記載の装置。
【請求項１０２】
ネットワークに接続されたデバイスの位置を、衛星利用測位システムからの信号を使用して判定するために使用される方法であって、
前記衛星利用測位システムの第１衛星からの第１信号を第１時刻に前記デバイスで受信するステップと、
前記衛星利用測位システムの第２衛星からの第２信号を第２時刻に前記デバイスで受信するステップであって、前記第２時刻が前記第１時刻から少なくとも１分だけ離れている、ステップと、
前記第１信号から生成される第１情報及び前記第２信号から生成される第２情報を組み合わせて使用することにより、前記デバイスの位置を、前記衛星利用測位システムからの前記第１時刻における信号に基づく位置判定または前記衛星利用測位システムからの前記第２時刻における信号に基づく位置判定とは無関係に判定するステップと、
を備える方法。
【請求項１０３】
ネットワークに接続されたデバイスの位置を、衛星利用測位システムからの信号を使用して判定するために使用される方法であって、前記衛星利用測位システムは複数の衛星を含み、前記複数の衛星は該複数の衛星からの信号を任意の時刻に受信する受信機デバイスの位置を特定するために十分な信号を供給し、当該方法は、
前記衛星利用測位システムからの１つ以上の第１信号を第１時刻に第１受信機デバイスで受信するステップであって、前記第１信号は前記受信機デバイスの位置を判定するには不十分である、ステップと、
前記衛星利用測位システムからの１つ以上の第２信号を、前記第１時刻とは異なる第２時刻に前記第１受信機デバイスで受信するステップであって、前記第２信号は前記受信機デバイスの位置を判定するには不十分である、ステップと、
少なくとも１つの前記第１信号と少なくとも１つの前記第２信号とを処理することにより前記受信機デバイスの位置を判定するステップと、
を備える方法。
【請求項１０４】
ネットワークに接続されたデバイスの位置を、衛星利用測位システムからの信号を使用して判定する求めるために使用される装置であって、
前記デバイスで受信する第１信号に対応する第１情報を、前記衛星利用測位システムの第１衛星から第１時刻に受信する構造と、
前記デバイスで受信する第２信号に対応する第２情報を、前記衛星利用測位システムの第２衛星から第２時刻に受信する構造と、
前記第１情報及び前記第２情報を組み合わせて使用して、前記デバイスの位置を、前記衛星利用測位システムからの前記第１時刻における信号に基づく位置判定または前記衛星利用測位システムからの前記第２時刻における信号に基づく位置判定とは無関係に判定するように動作するプロセッサと、
を備える装置。
【請求項１０５】
非同期ネットワークに接続されたデバイスの位置を、衛星利用測位システムからの信号を使用して判定するために使用される装置であって、
前記デバイスで受信する複数の信号に対応する第１セットの情報を、前記衛星利用測位システムから前記非同期ネットワークを通じて受信する構造と、
前記第１セットの情報を使用して前記デバイスの位置を判定するように動作するプロセッサと、
を備える装置。
【請求項１０６】
請求項１０５記載の装置は更に、前記デバイスの位置に関係する前記衛星利用測位システムからの信号に対応する第２セットの情報を、前記非同期ネットワークを通じて前記デバイスに送信する構造を備える、装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は概してネットワーク接続デバイスの位置を求めるシステムに関し、特に非同期ネットワークに接続され、かつ全地球的航法衛星システムサービス（Global Navigation Satellite Services: ＧＮＳＳ）からの信号を受信する機能を備えるデバイスの位置を判定するシステムに関する。本発明は特に、インターネットに接続され、かつ全地球測位システム（ＧＰＳ）からの信号を受信する機能を備えるボイスオーバーインターネットプロトコル（ＶｏＩＰ）デバイスの位置を判定するアプリケーションに適用することができる。
【背景技術】
【０００２】
全地球的衛星航法（Global satellite navigation ）は、ますます大きくなるニーズを満たす。当初、軍事及び一般航空用のサービスであった全地球的航法衛星システムサービス（ＧＮＳＳ）は、通常サービスから救急サービスに渡る用途の多くの市販製品及び消費者製品にまで普及している。ごく最近、位置利用サービスアプリケーション、及び政府の要請による救急通報位置情報通知サービス（emergency caller location services）を提供する携帯電話機が開発されている。これらのサービスのうちの圧倒的多数が、米空軍が運用する全地球測位システム（ＧＰＳ）によって可能になっている。ＧＰＳは現在では、幾つかの更に別のＧＮＳＳシステムと組み合わされている、または近い将来に幾つかの更に別のＧＮＳＳシステムと組み合わされ、ＧＮＳＳシステムとして、Ｇｌｏｎａｓｓ（ロシア），Ｇａｌｉｌｅｏ（欧州宇宙機関），ＱＺＳＳ（日本）を挙げることができる。携帯電話機に内蔵されるＧＰＳ測位機器は、セルラーネットワークを支援ツールとして使用して現在及び予測の衛星軌道パラメータデータを転送して衛星信号サーチに際する負担を軽減する。この構成は、チップ搭載ＧＰＳ受信機を装備する従来の電話機に有用であり、チップ搭載ＧＰＳ受信機は、これらの電話機の内部に既に搭載されている他の信号処理要素、ＲＦ要素及び計算処理要素を使用することができる。この支援方法では、最初に位置算出値を獲得するために要する時間を、探索フィールドを狭くすることにより、また、頭上の衛星が信号サーチ領域の異なる周波数ゾーン及びコード位相ゾーンを占有することが判明している場所にサーチを限定することにより大幅に短くすることができる。移動体システムを援用するＧＰＳは、米国における緊急電話９−１−１（Ｅ９１１）コールを行なう測位デバイスの重要要素であり、２００５年においては、推定１億回の緊急Ｅ９１１コールをサポートした。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
正確な測位技術の有用性は、安全及びセキュリティが関わる場合には、過大評価するということはあり得ず、政府は現在では、その国の公共通信インフラストラクチャ及び第一応答者インフラストラクチャ（first-responder infrastructure）の正確な配置を模索している。政府がこのサービスを模索していると同時に、政府の公共通信インフラストラクチャは、固定回線交換ネットワークからボイスオーバーインターネットプロトコル（ＶｏＩＰ）ネットワークに急速に切り替わりつつある。しかしながら、現在のＩＰネットワークは地勢図を参照して、Ｅ９１１への通報者の位置を、高機能を駆使して通知する、またはピンポイントで特定するという機能を持たない。更に、ＶｏＩＰは、携帯機器の接続や、移動体機器の接続（nomadic connectivity）を可能にするサービスである。ＶｏＩＰサービスプロバイダは、設備を１００％自前で調達するプロバイダでもない。従って、ＶｏＩＰは多くの場合、ホスト上で実行される、すなわち複数の設備に跨って技術的にサポートされるが、設備プロバイダまたは接続プロバイダとＶｏＩＰサービスプロバイダとの間で運転管理上の連携が行なわれる訳ではない。更に、単独のプロバイダが、ＶｏＩＰ加入者が接続を行なう全ての地点との通信を実現するＶｏＩＰサービスを提供するネットワーク工場を有するということはない。
【０００４】
ＶｏＩＰによって可能になる緊急通報者の位置を特定する機能をサポートするために、工場の重要な固定資産を手作業で調査する、またはマッピングするという提案が為されている。この方法は、効果が小さく、ユーザが新規位置との接続を行なう場合にサービスの一時停止を必要とし、更にユーザが新規位置との接続を行なう場合に追加のマッピングコストを生じる。他の提案では、ＷｉＦｉまたはＴＶ放送信号のような信号を獲得し、マッピングする付随的な方法を使用する。或る人は、被写体、ペット、または人の位置を特定するためにのみ提供される個別のスペクトル及びインフラストラクチャを使用する全く新規な専用信号を提案している。これらの提案の共通の考え、または基本理念では、実効衛星信号感度が小さいために、建物及び家屋の内部に位置する受信機ポイントに信号が届くようにＧＰＳが無事に動作することが不可能であるとしている。この限界は多くの場合、衛星が遠く離れており、かつ衛星の送信電力が非常に小さいということが原因になっている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、ネットワーク接続デバイスの位置を判定するシステム及びその方法に関する。特に、位置自動特定システムが提供され、当該システムは、ホスト機器の内部に組み込まれると、標準に準拠した広帯域通信ネットワークを通じて動作する、すなわち当該システムは、これらのネットワークを変更を加えない形態で使用する。一つの態様では、システムは非同期ネットワークを通じて機能し、正確な時刻及び周波数をパケットシグナリングによって配信し、これにより、微弱ＧＮＳＳ信号をほぼいかなる場所でも、自動的に、かつ低コストで獲得する基盤を提供する。
【０００６】
本発明の一つの実施形態は、ネットワーク接続デバイスの位置を特定構造サーバの特定の構成を使用して正確に特定する方法を提供する。この特定構造サーバは、複数の受信機を内蔵する多数の低価格の標準化された位置特定エッジデバイスに機能を提供する。これらの受信機はシリコン部品として容易に組み込まれる、またはチップレベルで市販のＶｏＩＰデバイス及びＩＰデバイスの分散アレイに完全に組み込まれる。ＶｏＩＰのサービス機能により、これらのデバイスは容易に移動させることが可能となり、かつ「携帯型」の利用を可能にする形で機能して、携帯使用形態と固定使用形態との間で形態を変えることができる。従って、コンシューマがデバイスを異なる場所に移動させる場合、更新位置がシームレスに維持されることが望ましい。これらのデバイスは、一般的に、共通の正確な時刻基準及び／又は周波数基準を持たないネットワークに接続される。制御ロジックから要求を受け取り、一連の条件がプログラムされると、各リモート受信機はネットワークメッセージを従来のＩＰ接続及び／又はパケットプロトコルを使用して供給し転送することができる。更に、これらのデバイスは、有用な信号を供給して時刻及び周波数を通知する従来のストリーミングパケットを使用して相互作用し、これにより複数のリモート受信機はローカル周波数及び時刻を一致させ、次に目標航法衛星信号のような測位システム信号を捕捉することができる。これらの信号は距離測定を可能にする。次に、信号は符号化されるとともに中央サーバに返送され、一旦、所定の精度基準を満たすと、この信号は業界標準の位置情報サーバ（Location Information Server:ＬＩＳ）データベースに最新ＶｏＩＰ及びＩＰデバイス位置情報管理標準または政府規制機関指示の一部分として転送される。
【０００７】
本発明の一つの態様によれば、受信機感度を既知の商用ＧＰＳシステムよりも高くして、建物内の微弱ＧＮＳＳ信号を獲得することができる。別の態様は、後の時点でクロック補正されることによって時刻分散観測値により構成される位置を形成する獲得イベントが、信号条件によって、単一のＧＮＳＳ信号の獲得及び測定を通じて保証される場合に、コヒーレントな信号積分時間を既知の商用ＧＰＳシステムよりも長くするように動作する。更に別の態様は、共通のルータ接続に関する情報を使用して近傍の受信機測定値を合成することで、建物住所の位置精度を高める。
【０００８】
従って、本発明の一つの態様によれば、コンピュータネットワークに接続されるデバイスの位置を固定座標系において判定する方法が提供される。この態様の実施形態は種々のタイプのネットワーク接続デバイスを含むことができる。このようなデバイスは、パーソナルコンピュータ及びボイスオーバーデータネットワーク（ＶＯＤＮ）機能を備えるデバイスを含むことができる。一つの実施形態では、デバイスはＶｏＩＰ電話機である。ＶｏＩＰ電話機は、イーサネット接続か、ＤＳＬ接続か、またはケーブル接続を含む任意のネットワーク接続に対応することができる。ＶｏＩＰ電話機は通常、スタンドアローン型ユニットであり、スタンドアローン型ユニットは、公衆電話交換網（ＰＳＴＮ）に接続される従来の電話機と同様に機能し、インターネットのような非同期インターネットプロトコル（ＩＰ）ネットワークを通じて通信する。デバイスの接続先となるネットワークに関して、このネットワークは、業界標準のパケット通信プロトコルを使用し、時刻基準または周波数基準を接続デバイスに供給しない非同期ネットワークを含む任意のコンピュータネットワークとすることもできる。このようなネットワークは、公衆インターネット、または会社、施設、または政府が運用するような専用イントラネットを含むことができる。このシステムは、ローカルエリアネットワークのような相互接続ネットワークのセグメントに適用することができる。
【０００９】
別の実施形態では、位置を判定する対象となるデバイスはネットワークに無線アクセスポイントを通じて接続することができる。この構成では、デバイスは無線アクセスポイントの位置を十分に正確な位置として参照する。この構成は特に、８０２．１１ｂデバイスのような短距離通信無線デバイスに当てはまり、この場合、デバイスは普通、接続アクセスポイントから１００メートルよりも十分に短い距離の場所に位置する。別の実施形態では、デバイスまたは無線アクセスポイントは、無線アクセスポイントに対するデバイスの位置を直接判定するように動作する。これらの環境の下では、デバイスの位置は、無線アクセスポイント位置、及び無線アクセスポイントに対するデバイスの位置の組み合わせに基づいて特定される。
【００１０】
別の態様によれば、コンピュータネットワークを通じてモデルサーバと通信することにより、固定座標系におけるデバイスの位置を推定する方法が提供される。通信は、位置特定対象のデバイスとモデルサーバとの間で行なわれる。ネットワークとデバイスとの間の接続は広帯域接続であり、データを少なくとも約１２８キロビット／秒（ｋｂｐｓ）のレートで双方向に転送可能である。固定座標系は、ＧＮＳＳが通常使用するような緯度及び経度を使用して位置を算出する標準の座標系とすることができる。ＧＮＳＳシステムの例として、ＧＰＳ（米国）、Ｇｌｏｎａｓｓ（ロシア）、現在計画中のシステムのＧａｌｉｌｅｏ（欧州宇宙機関）及びＱＺＳＳ（日本）を挙げることができる。
【００１１】
別の態様によれば、モデルサーバとデバイスとの間の通信ルートは、デバイスの位置を推定し易くなるように機能する。例えば、デバイスまたはモデルサーバはＩＰトレース・ルートを開始して、デバイスとモデルサーバとの間の通信経路を診断する。ＩＰトレース・ルートは、当該通信経路の中間ルートに関する情報を提供する。次に、モデルサーバが、この情報を使用して、デバイスの位置の推定を、通信経路に位置するルータの既知の位置に基づいて行なう。ルータの位置に関する情報は、このような情報を含むデータベースにアクセスすることにより取得することができる。データベースは、それまでのデバイス位置特定作業からデータを収集することにより構築することができる。データベースは、モデルサーバがネットワーク接続を通じてアクセスすることができる商用データベースとすることができる。本方法は概して、デバイスの位置を、デバイスの実際の位置の１０〜１００ｋｍ以内の距離で推定することができる。ＩＰトレース・ルートによってデバイスの直接接続先のルータが判明する場合、当該ルータの位置が判明すると、推定の精度は、ほとんどの都市エリア及び郊外都市エリアにおいて１０〜３０ｋｍ以内の距離であるとして再現性よく推定することができる。システムは、最悪の場合で１００ｋｍの精度を許容するが、この距離よりも短い距離に対応する高い精度が得られると、推定パラメータが着信ＧＮＳＳ信号の真の値に近くなることになるので、信号獲得プロセスの収束時間が必ず短くなる。別の使用可能なシナリオでは、ＩＰトレース・ルートによって、位置を判定する対象となるデバイスが、位置が既に特定されているデバイスと同じルータに接続されることが判明する。オフィスビルディングが多数存在する場合、複数の共有ルータを接続することにより、初期位置推定値を数百メートル以内に収めることができる。この点に関して、更に一層多くのデバイスの位置が本方法によって特定されるので、位置の初期推定値の質が共通ルータが接続されるので上がる。
【００１２】
別の態様によれば、位置を判定する対象となるデバイスは、デバイスの推定位置に関する測位システムの信号特性に関するデータを、コンピュータネットワークを通じて取得することができる。測位システムは地上測位システム（terrestrial based system）、例えば信号を送信し、次にこの信号を使用して位置を判定することができる送信タワーにより構成されるシステム、またはＧＮＳＳシステムとすることができる。デバイスの推定位置に関する測位システムの信号特性はモデルサーバにより求められ、デバイスにネットワーク接続を通じて転送される。信号特性は、推定位置に入力する計算信号周波数、信号コード位相、信号周波数変化速度、ナビゲーションコードビット状態、及びビット遷移時間のような特性、または他の適切な搬送波信号特性及び変調特性を含むことができる。モデルサーバはこれらの特性を、このような特性を保持する既知のプロバイダにアクセスすることにより、または信号特性を計算することにより判定することができる。信号特性には、大気因子及びモーション関連因子を取り込むことができ、これらの因子は推定位置に入力する信号の特性に影響を与える。例えば、信号特性にはドップラー搬送波周波数シフトを取り込むことができる。
【００１３】
更に別の態様によれば、デバイスとコンピュータネットワークを通じて通信するように動作するピアリングポイントサーバ（peering point server）が提供され、ピアリングポイントサーバは、衛星測位システムの信号構造の関連する時刻基準を同期化または校正する。ピアリングポイントサーバは測位システムによる校正値を、測位システムからの信号を受信することにより維持することができる。測位システムがＧＰＳである実施形態では、ピアリングポイントサーバは、複数のＧＰＳ信号を受信することができ、これらのＧＰＳ信号によってピアリングポイントサーバはＧＰＳシステムによる同期を維持することができる。この同期維持を容易にするために、ピアリングポイントサーバは、高機能コンポーネント（コンシューマ用ＧＰＳデバイスと比べて）及び遠く離れた位置に取り付けられるアンテナ（衛星を詳細に観測するために）を有することができる。ピアリングポイントサーバに、高精度内部タイミング基準を設けて、測位システムとの正確な同期を維持する、またはバックアップすることができる。この内部タイミング基準は、プライマリシステムとして、またはバックアップシステムとして、測位システム信号を利用することができない場合に使用することができる。内部タイミング基準は、例えば原子時計とすることができる。この場合、クロックの精度は、測位システムの時刻基準を基準に測定した場合の１００ｐｐｂ（１０億分の１００）よりも高い。一つの実施形態では、複数のピアリングポイントサーバは、デバイスが配置されることになる領域全体に配置することができる。別の実施形態では、ピアリングポイントサーバは大気圧センサを含むことができる。この実施形態では、ピアリングポイントサーバは既知の高度に位置するので、ピアリングポイントサーバの大気圧センサを使用して局所大気圧を求めることができ、次に局所大気圧を使用して気圧高度計を校正することができ、この気圧高度計は、正確な位置を求める対象となる近傍のデバイスの中に配置することができる。これにより、位置を求める対象となるデバイスの正確な高度を求めることができ、この正確な高度によって位置特定プロセスが容易になる。
【００１４】
更に別の態様によれば、デバイスとコンピュータネットワークを通じて通信するように動作するピアリングポイントサーバが提供され、ピアリングポイントサーバとデバイスとの間の通信を利用してデバイスの位置を、測位システムからの信号を受信するデバイスが存在しない状態で推定することができる。この推定は、ピアリングポイントサーバとデバイスとの間で送信される信号の特性を統計的に分析することにより行なうことができる。この方法によって、モデルサーバとデバイスとの間のトレース・ルートによって得られる位置精度レベルを高めることができる。高くなった位置精度は、デバイスの真の位置の５０００ｍ以内の距離である。更に別の態様によれば、位置を判定する対象となるデバイスの時刻基準及び周波数基準を校正する方法が提供される。この方法では、時刻基準及び周波数基準を、ピアリングポイントサーバと、位置を判定する対象となるデバイスとの間のネットワーク通信を通じて校正する。この通信は非同期ネットワークを通じて行なうことができる。通信は単方向通信とすることができる、すなわちピアリングポイントサーバは通信をデバイスにブロードキャストすることができ、これらの通信に基づいて、デバイスは正しい時刻基準及び周波数基準を求めるように動作することができる、またはデバイスとピアリングポイントサーバとの間の通信は双方向通信とすることができる。一つの実施形態では、デバイスは複数のピアリングポイントサーバとの単方向通信または双方向通信を行なって、本方法の校正ステップを実行することができる。
【００１５】
更に別の態様によれば、デバイスは、デバイスに収容される受信機の時刻要素及び周波数要素を、測位システムの少なくとも１つの送信機の信号特性に一致させるように動作することができる。一致させる基準となる信号特性はデバイスがモデルサーバから受信している。この一致、即ち調整は一つの実施形態では、ＧＰＳシステムが生成する信号に合わせるように行なわれる。
【００１６】
更に別の態様によれば、複数の信号を測位システムの少なくとも１つの送信機から受信する方法が提供される。この方法は、信号を約０．０１秒よりも長い期間に渡ってコヒーレントに積分すること、及び信号を０．０１秒と同程度の長さであるが、０．０１秒よりも長い期間に渡ってコヒーレントに積分することを含む。一般的に、コンシューマ用ＧＰＳシステムはこの長さの期間に渡ってコヒーレントな積分、またはインコヒーレントな積分を行なう。コンシューマ用ＧＰＳシステムは普通、相対的に強い信号を利用して長期間の積分を回避する。更に、コンシューマ用ＧＰＳシステムは通常、移動する、または持ち運ばれ、従って積分時間を長くするのは、デバイスの移動によって振動が生じる、またはタイミングが不正確になるので難しい。これとは異なり、ＩＰネットワーク接続デバイスは普通、固定され、従って通常、ＩＰネットワーク接続デバイスには、同様の移動が原因の振動による精度低下が生じない。ＩＰ接続デバイスが通常固定される性質を持つと同時に、モデルサーバが正確な信号特性を求めるので、デバイスは信号を、必要であれば約０．５秒よりも長い期間を含む長期間に渡って積分することができる。
【００１７】
獲得時間を長くする他に、更に別の実施形態は、ＧＮＳＳ信号獲得が長期間に渡って行なわれる方法を提供する。これはコンシューマ用ＧＰＳシステムとは逆であり、コンシューマ用ＧＰＳシステムは、十分な数の信号をほぼ同時に受信して位置算出値を同時受信信号に基づいて求める必要がある。これとは異なり、この場合の実施形態はＧＰＳ信号を時刻を分散させて獲得（time-spread acquisition ）する。例えば、第１衛星信号を時刻Ａで受信し、その後、第２、第３、及び第４衛星信号を別の時刻Ｂに受信する。ここに開示する時刻分散方法によって、別々の時刻の測定値を収集して位置算出値を生成することができる。時刻分散の程度は、１秒よりも長い時間とすることができる。ＧＰＳユニットは固定されたままであり、かつ時刻基準がピアリングポイントサーバによって供給されるので、これらの環境の下では、時刻分散は１時間よりも長い時間とすることができる。更に別の実施形態では、位置算出値を生成するために必要な複数の信号は全てが単一の衛星から、当該衛星がデバイスの視野を通過するときに受信される。例えば、一つの実施形態では、信号は第１位置の衛星から受信することができ、受信側デバイスに時刻基準がピアリングポイントサーバから供給されるので、第１位置の衛星からの疑似距離を取得することができる。後の時点で、第２信号を第２位置の同じ衛星から受信することができる。第２時刻では、第２疑似距離を取得することができる。同様に、第３疑似距離は、衛星が第３位置に位置するときに取得することができる。次に、これらの３つの信号を収集してデバイスに関する位置算出値を求めることができ、位置算出値は信号収集期間の間は一定のままである。
【００１８】
更に別の態様によれば、前記デバイスの時刻の校正結果及び複数の受信信号に基づいて、固定座標系におけるデバイスの位置を判定する方法が提供される。一旦、信号を該方法に従って受信し、その受信信号を測位システムの時刻基準に校正すると、測位システムの分野における当業者に公知の計算と同様の計算を利用して最終位置を判定することができる。最終位置はほぼ、デバイスの真の位置の５０ｍ以内の精度であり、多くの環境では、ずっと高い精度となる。更に別の位置算出を行なった後に、更に多くの信号が経時的に受信される場合、位置算出値の精度を更に高くすることができる。この点に関して、初期位置算出値は、ネットワーク信号疑似距離及び衛星信号疑似距離を合成する場合に、デバイスの真の位置の２００ｍ以内の精度を持つ。このような環境においては、測位システム信号を継続的に獲得することにより、位置を最終的に５０ｍ以内の精度で算出することができる。
【００１９】
本発明の更に別の態様では、位置算出値を求めるために必要な計算を、デバイスとコンピュータネットワークを通じて通信するモデルサーバまたは他のシステムが実行する。この態様によれば、デバイスは、当該デバイスが受信する衛星信号をタイムスタンプと共に、またはこれらの信号を受信したときの当該デバイスのクロックの精度に関する情報と共にモデルサーバに送信する。次に、モデルサーバはこのデータに基づいて、デバイスの位置を計算する。次に、モデルサーバは、求めた位置をデータベースに保存し、データベースはデバイスを、当該デバイスに関して求めた位置と相関させる。別の実施形態では、位置を判定するために必要な計算をデバイス自体で実行することができる。この実施形態では、デバイスは次に、モデルサーバに当該デバイスの位置を通知し、次にモデルサーバは当該デバイスの位置をデータベースに記録する。前に述べたように、受信衛星信号は、デバイスの視野を通過する単一の衛星から、または複数の衛星から受信することができる。
【００２０】
更に別の態様によれば、電子的に読み取り可能なデバイス識別子、及びデバイスに関するデバイス位置情報を通知する方法が提供される。一つの実施形態では、デバイスの位置が算出された後、デバイスは当該位置算出値をローカルに保存することができる。一つの実施形態では、Ｅ９１１コールのような所定の通信が発信されると、デバイスは当該デバイスの位置をコールの受信者に通知する。Ｅ９１１コールが行なわれる場合、位置の通知は、Ｅ９１１コールを最終的に受信する救急コールセンターに対して行なうことができる。更に別の態様では、Ｅ９１１コールをＥ９１１スイッチまたはコールセンターが受信すると、スイッチまたはコールセンターは、ネットワーク接続デバイスに関する位置情報を含むデータベースを本発明に従って精査して、Ｅ９１１コールを発信したデバイスの位置を学習する。次に、コールを直ちに正しい緊急サービスディスパッチセンターに、当該位置情報と共に転送する。
【００２１】
更に別の態様によれば、ネットワークに接続されるデバイスに関して前に求めた場所が正しいことを確認する方法が提供される。本発明のこの態様では、デバイスの位置を求めて、ネットワークとのデバイスの接続に関する第１セットの情報を収集する。この第１セットの情報は、デバイスの時刻基準をピアリングポイントサーバに校正する上述のプロセスにおいてピアリングポイントサーバが収集する情報を含むことができる。第１セットの情報は更に、上述したデバイスの位置の初期推定値を取得するために実行されるＩＰトレース・ルートにおいて収集される情報を含むことができる。この態様では、一旦、デバイスの位置情報を要求するリクエストを受信すると、例えばリクエストがＥ９１１コールの間に生成されると、確認方法では、第１セットの情報と同じタイプの情報を含む第２セットの収集情報を生成し、第１セットの情報を第２セットの情報と比較する。比較によって、所定の類似度が２つのセットの情報の間に検出されることが判明する場合、デバイスの位置は前に求めた位置と同じ位置であることを確認することができる。本発明のこの態様によって、測位システム信号の獲得、及び計算というサイクルを経ることなく、デバイスの位置を迅速に確認することができる。この態様を使用して、複数のデバイスの位置を、ほぼ一定の時間間隔で確認して、位置データベース内の情報が正確であることを確認することもできる。一つの実施形態では、情報は、ピアリングポイントサーバとデバイスとの間のパケット平均遅延時間を含むことができる。別の実施形態では、データは、ピアリングポイントサーバとデバイスとの間のパケット遅延時間分布を含むことができる。更に別の実施形態では、情報はトレース・ルート情報を含むことができる。情報は上述の情報タイプの種々の組み合わせを含むことができる。
【００２２】
更に別の態様によれば、コンピュータネットワークに接続されるデバイスの位置を判定するプロセスを選択する方法が提供される。この態様では、デバイスの位置を上記で説明した態様に従って推定し、測位システムの信号の特性に関するデータを上記したように取得して、信号を取得データに基づいて受信しようとする。この態様では更に、次に、測位システムからの複数の信号の品質を求め、その求めた品質レベルに基づいて、少なくとも２つの位置特定方法の間で選択を行なう。第１の方法では、上述のように、受信側デバイスを測位システムの時刻基準にコンピュータネットワークを通じて校正することができる。第２の方法では、測位システムの時刻基準を測位システム自体から取得する。第２プロセスは、コンシューマ用ＧＰＳデバイスが一般的に使用するプロセスと同様であり、デバイスにおける時刻基準を正確にするという要求は、複数の信号を測位システムから同時に獲得することにより満たされる。
【００２３】
更に別の態様によれば、Ｅ９１１コールを発信する方法が提供される。この態様では、緊急時電話番号を、ＩＰネットワークに接続されるＩＰデバイスからダイヤルし、この場合、ＩＰデバイスはＧＰＳのような測位システムからの信号を受信するように動作する。この後、ＩＰデバイスをＰＳＴＮにＩＰネットワークを通じて接続し、次にＰＳＴＮを通じて緊急サービスネットワークに接続して、ＩＰデバイスの位置を緊急サービスネットワークに提供する。この後、適切な緊急サービスディスパッチセンターを、提供された位置に少なくとも部分的に基づいて選択して、その選択された緊急サービスディスパッチセンターに位置情報を送信し、当該緊急サービスディスパッチセンターに通報者を接続する。一つの実施形態では、ＩＰネットワークと回線交換網との間の相互接続は、ＩＰネットワークを通ってＰＳＴＮゲートウェイに達する経路を経由して行なわれる。別の実施形態では、相互接続はメディアゲートウェイを経由して行なわれる。別の実施形態においては、位置を提供することは、ＩＰデバイス位置データベースを精査することにより行なわれ、更に別の実施形態では、位置を提供することは、ＩＰデバイスが位置情報を緊急サービスネットワークに直接供給することにより行なわれる。
【００２４】
更に別の態様によれば、コンピュータネットワークに接続されるＩＰデバイスの位置を計算する方法が提供され、この方法では、通知をＩＰデバイスからコンピュータネットワークを通じてサーバで受信して位置特定ルーチンを開始し、ＩＰトレース・ルートをサーバとＩＰデバイスとの間で実行して、ＩＰデバイスの位置の推定を容易にし、ＩＰデバイスに入力する測位システムからの信号の特性に関する信号特性をＩＰデバイスに送信し、信号を測位システムからＩＰデバイスで受信し、ＩＰデバイスの位置を受信信号に基づいて計算する。
【００２５】
更に別の態様によれば、第１デバイスの位置を判定する方法が提供され、この場合、十分な精度の位置特定は、第１デバイスで受信している信号に基づいて直ぐに行なう必要はない。この態様では、コンピュータネットワークの同じエッジデバイスに接続される複数のデバイスを利用して位置特定を行なう。例えば、建物の第１の側のデバイスは信号を単一の衛星からしか受信することができず、同じ建物の中に位置するが反対側の第２の側に位置する第２デバイスは、信号を複数の衛星から受信することができる。本発明の本態様によって、第１及び第２デバイスが受信する信号を収集して位置特定値を生成することができ、この位置特定値は、２つのデバイスの間の中点にほぼ等しい。これらのデバイスの間の中点は建物の中心に向かっているので、最終の位置特定値は建物自体に関して更に正確になり、例えば緊急サービスプロバイダに更に確実な住所特定情報を提供することができる。
【００２６】
別の態様では、装置が提供され、この装置は、ネットワークインターフェースモジュールと、信号受信モジュールと、周波数及び時刻調整モジュールと、タイミングモジュールと、を備える。ネットワークインターフェースモジュールは、データをパケット化して、それらのパケットをＩＰネットワークを通じて送信し、更にパケット化データを受信して、その受信パケットを組み立て直す機能を備える。信号受信モジュールは、信号を測位システムから受信するように動作する。測位システムは、例えばＧＰＳのようなＧＮＳＳシステムとすることができる。周波数及び時刻調整モジュールは、周波数及び時刻調整情報を、ネットワークインターフェースモジュールを経由するネットワークとの接続を通じて取得するように動作する。タイミングモジュールは、装置の時刻基準を外部時刻基準に校正するように動作し、この校正は、ネットワークインターフェースモジュールを介したネットワーク経由通信を通じて行なわれる。一つの実施形態では、装置は、信号受信モジュールが受信する信号を処理して装置の位置を求める処理モジュールを含む。別の実施形態では、装置は、デバイスが位置する高度を求め易くする気圧センサを含む。更に別の実施形態では、装置はＶＯＤＮユニットである。更に別の実施形態では、装置は、例えばＶｏＩＰ電話機のようなＶｏＩＰユニットである。
【００２７】
更に別の態様によれば、ＶｏＩＰ電話機が提供され、この場合、ＶｏＩＰ電話機は、音声をデータに変換し、データを音声に変換するように動作する音声変換モジュールと、ＧＰＳのようなＧＮＳＳからの信号を受信する信号受信モジュールと、信号受信モジュールを調整する周波数及び時刻調整モジュールと、ＶｏＩＰ電話機の時刻基準をＧＮＳＳの時刻基準に校正するタイミングモジュールと、ＧＮＳＳからの信号を処理する処理モジュールと、を含む。この態様の一つの実施形態では、周波数及び時刻調整モジュールにおいて使用される周波数及び時刻情報をＶｏＩＰ電話機が、ネットワークとの接続をネットワークインターフェースモジュールを通じて行なうことにより取得する。
【００２８】
別の態様によれば、ネットワークに接続されるデバイスの位置を固定座標系において判定するために使用されるシステムが提供される。このシステムは、ネットワークに接続され、かつ測位システムからの信号を受信するように動作するデバイスと、デバイスとネットワークを通じて通信するモデルサーバと、デバイスとネットワークを通じて通信するピアリングポイントサーバと、を含む。この態様では、モデルサーバは、デバイスに測位システムの送信機の信号特性に関する情報を供給するように動作し、ピアリングポイントサーバは、デバイスの時刻基準を測位システムの時刻基準に校正するように動作する。一つの実施形態では、測位システムはＧＰＳのようなＧＮＳＳである。別の実施形態では、測位システムはＧＰＳのようなＧＮＳＳである。モデルサーバは、デバイスの位置の推定値をデバイスとの通信を通じて判定するように動作する。更に別の実施形態では、モデルサーバは、デバイスが受信する信号に関する情報をデバイスから受信し、その信号に基づいて、デバイスの位置を判定することができる。更に別の実施形態では、モデルサーバはデータベースを含み、このデータベースでは、複数の位置を、システムに接続される複数のデバイスに相関させる。一つの特定の実施形態では、デバイスはＶｏＩＰ電話機である。別の特定の実施形態では、ネットワークは非同期ネットワークである。非同期ネットワークはＩＰネットワークとすることができる。
【００２９】
本発明に関する更に別の分野における適用可能性は、以下の詳細な説明により明らかになる。本発明の好適な実施形態を示すが、詳細な説明及び特定の例は、例示のためにのみ提示されるものであり、本発明の技術範囲を制限するものではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明を概して米軍が運用する全地球測位システム（ＧＰＳ）からの信号を受信するインターネットプロトコル（ＩＰ）ネットワークに接続されるボイスオーバーインターネットプロトコル（ＶｏＩＰ）デバイスに関連する形で説明する。実際、本発明はこの点に関して多数の利点をもたらし、有用な結果を提供する。しかしながら、本発明の種々の態様は、ＧＰＳからの信号を受信するＶｏＩＰデバイス、ＩＰネットワークアプリケーションまたはシステムに制限されない。従って、以下の説明は本発明の一例に過ぎず、本発明を制限するものではない。
【００３１】
コンピュータネットワークに接続されるデバイスの位置を特定することは多くの点で有用である。この特定を行なうために、測位システムから信号を受信し、コンピュータネットワークとインターフェース接続する機能を備えるデバイスをここに提供する。このような機能を備えるデバイスの種々の態様について、デバイスの位置の特定を容易にする種々のネットワークリソースと共に説明する。デバイスが種々のネットワークリソースと相互作用してデバイスの位置を判定する様子を説明する種々の方法について例示する。更に、技術的特徴についての詳細説明を行なう。
【００３２】
図１はデバイス（図１では、デバイスはＶｏＩＰ電話機１００である）の一つの実施形態の模式図であり、当該デバイスは、ＩＰネットワーク１０９とインターフェース接続し、信号１１１を測位システム（図１では、測位システムはＧＰＳ１１０として表示される）から受信する機能を備える。測位システムは、信号１１１を送信するいずれのシステムとすることもでき、次にこれらの信号はＶｏＩＰ電話機１００で受信され、それらの信号が使用されることによりＶｏＩＰ電話機１００の位置を判定することができる。このような測位システムはＧＰＳ１１０とすることができる。なお、本明細書では、ＧＰＳ１１０から信号を受信する実施形態について説明するが、他の測位システムも利用することができる。例えば、欧州宇宙機関及びロシア政府、更には日本政府が現時点で展開を予定しているような他の全地球的航法衛星通信サービス（ＧＮＳＳ）システムを使用することができる（それぞれ、Ｇａｌｉｌｅｏ、Ｇｌｏｎａｓｓ及びＱＺＳＳ）。別の構成として、またはＧＮＳＳシステムに関連して、地上系の送信機を使用することもできる。
【００３３】
ＩＰネットワーク１０９は、ＶｏＩＰ電話機１００を、以下に説明する測位システムに含まれ、かつ遠く離れた場所に配置される要素に接続する機能を備えるいずれかのコンピュータネットワークとすることができる。特に注目するのは、システムが、非同期ネットワークを通じて相互接続されながら動作することができることである。実際、システムが、インターネットを使用してシステムの種々のコンポーネントを相互接続するように動作する機能を持つと、非常に大きな利点が得られる。なお、本明細書ではインターネットを通じて通信する実施形態について説明するが、システムは、他のタイプのコンピュータネットワークを通じて通信する機能も備える。従って、実施形態の説明においてインターネットを使用しているのは単なる例示であり、本発明を制限するものではない。
【００３４】
図１では、例示としてのデバイスはＶｏＩＰ電話機１００のようなＶｏＩＰデバイスである。電話回線を介した従来の通信では、公衆電話交換網（ＰＳＴＮ）を利用する。ＰＳＴＮを通じて行なわれる電話コールでは通常、ＰＳＴＮ内の交換機を作動させて専用回線を電話コールの当事者間に形成する。これとは異なり、インターネットはＩＰネットワークであり、このネットワークでは、ネットワーク経由で送信される情報は複数のパケットに分割される、またはパケット化される。電話コールの間にＶｏＩＰ電話機１００を使用して行なわれるイベントは次のようにして簡単な順番で発生する。通報者の会話のような音声入力を、ＶｏＩＰ電話機１００に含まれるマイクロホン１０７によって電気エネルギーに変換する。この電気エネルギーはアナログ形式であり、Ａ／Ｄ変換器１０６によってデジタル形式に変換される。次に、デジタル信号をネットワークインターフェース１０１によって分割し、パケット化する。各データパケットはパケットの宛先に関する情報を含む。次に、複数のデータパケットを送出してＩＰネットワーク１０９を伝搬させ、ＩＰネットワーク１０９では、種々のルータが種々のパケットの宛先情報を読み出し、その情報を宛先に従って転送する。最終的に、情報パケット群が宛先に到着し、宛先では、これらのパケットが元の順番で組み立て直され、アナログ信号に変換される。アナログ信号はスピーカ（ＶｏＩＰ電話機１００のスピーカ１０８に類似する）に送信され、スピーカでは、これらのアナログ信号が音声信号に変換されて、この信号をコール受信者が聞き取る。受信者がＰＳＴＮに接続される場合、ゲートウェイをインターネットとＰＳＴＮとの間に設けて、インターネットに接続される通報者が、ＰＳＴＮに接続されるコール受信者と通信することができるようにする必要がある。
【００３５】
図示のデバイスはＶｏＩＰ電話機１００であるが、デバイスは、いずれかのボイスオーバーデータネットワーク（ＶＯＤＮ）ユニットを含むいずれかのネットワークデバイスであり、この場合、ネットワークデバイスの位置が判明することが望ましい。例えば、デバイスがリース機器またはレンタル機器であるとすると、貸し手は当該機器の所在を追跡したいと考え、本明細書に記載の実施形態を使用してこの追跡を行なうことができる。インターネットに接続されるコンピュータの位置が判明することにより、ユーザは医師、小売店、官庁などのようなローカルリソースを探索し易くなる。このようなデバイスは更に、デバイスの所在に関連する保有者または権利者に警告を発して、デバイスが盗まれ、その盗まれた状態でインターネットに接続されているかどうか通知する機能を備える。デバイスはリモートセンサ、例えばお天気センサまたは地震感知器とすることができ、この場合、検出データはセンサの位置に自動的に相関させることができる。
【００３６】
位置特定モジュール１１３はＶｏＩＰ電話機１００に組み込むことができる。モジュール１１３は調整モジュール１０２と、信号受信機モジュール１０３と、タイマーモジュール１０４と、信号プロセッサモジュール１０５と、を含むことができる。位置特定モジュール１１３は回路及びロジックを含んで、ＶｏＩＰ電話機１００の正常動作の邪魔にならないようにしている。この理由は、後で簡単に説明するが、位置特定モジュール１１３は、ＶｏＩＰ電話機１００がアクティブではなく、音声パケットの処理及びトランスコーディング、または解釈のような高優先度タスクを実行していない時刻に動作する。この意味で、ＶｏＩＰ電話機１００は、位置特定モジュール１１３を補助システムとして組み込んでいる、または補助システムとしての「位置特定モジュールのホストとして動作し」、補助システムは位置特定サブシステムとしてのみ機能し、この際、適切に、または必要に応じて、回路の重複に伴なうコストを下げるのに適する所定の共有ハードウェア、インターフェース、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ、メモリ、電源、及び他の回路または論理要素を使用する。
【００３７】
信号受信機モジュール１０３は、ＧＰＳから信号を受信するように動作することができる。簡易化及びコスト低減の観点から、信号受信機モジュール１０３は、単一の衛星をいずれの所定時刻でも追跡する機能を備えるシングルチャネル受信機とすることができる。別の構成として、信号受信機モジュール１０３は、２つ以上の衛星を同時に追跡する機能を備えるマルチチャネル受信機とすることができる。信号受信機モジュール１０３はアンテナを含むことができる。信号受信機モジュール１０３は更に、着信信号を調整モジュール１０２からの指示によってフィルタリングすることができる。
【００３８】
調整モジュール１０２は、利用可能な衛星信号に関する情報を受信するように動作することができる。情報は、ＩＰネットワーク１０９に接続される別のシステムから送出され、調整モジュール１０２にネットワークインターフェース１０１を通じて転送される。情報は、信号周波数、信号コード位相、周波数変化速度、ナビゲーションコードビット状態、及びビット遷移時間に関するデータを含むことができる。次に、この情報を使用して信号受信機モジュール１０３による目標信号の自動追尾を可能にする。
【００３９】
一旦、目標ＧＰＳ信号を受信すると、当該信号は信号プロセッサモジュール１０５が処理することができる。信号プロセッサモジュール１０５は受信信号にタイムスタンプを押すことができ、タイムスタンプ情報はタイマーモジュール１０４によって供給される。このプロセスについて以下に更に詳細に説明する。次に、ＶｏＩＰ電話機１００は受信信号及びタイムスタンプ信号に関する情報を、ＩＰネットワーク１０９に接続される別のシステムに転送して、ＶｏＩＰ電話機１００の位置を判定する。別の構成として、信号プロセッサモジュール１０５は、ＶｏＩＰ電話機１００の位置を、ＧＰＳから受信する信号に基づいて求め、次に位置データを他のシステムにＩＰネットワーク１０９を経由して送信する機能を持つことができる。
【００４０】
図示のように、調整モジュール１０２、信号受信機モジュール１０３、タイマーモジュール１０４及び信号プロセッサモジュール１０５は、位置特定モジュール１１３を構成する。一般的に、位置特定モジュール１１３は、専用ＲＦ、信号フィルタ、発振器、所定のベースバンドハードウェア、インターフェース回路、及びソフトウェアプログラムロジックを有し、これらの位置特定モジュール構成要素の全てがリモートＧＰＳ疑似距離捕捉受信機（Pseudo-Range Capture Receiver:ＰＲＣ）を構成して、既知の着信ＧＰＳ信号を測定し、疑似距離及び疑似距離を求めた時刻（pseudo-range time ：この時間は、衛星から受信側デバイスへの飛行時間に直接関連する）を抽出する。
【００４１】
他のコンポーネントをＶｏＩＰ電話機１００に設けることができる。例えば、電話機では普通のことであるが、ＶｏＩＰ電話機１００は、ダイヤルする番号を入力するための数値キーパッドと、着信または発信コール情報を表示するディスプレイと、を含むことができる。メモリユニットを設けて、ユーザ情報またはデバイス情報、或いは位置特定プロセスに関連する情報を保存することができる。
【００４２】
図２は、ＶｏＩＰ電話機１００を、専用回線または公衆網を使用する相互接続ネットワークに展開されるネットワーク接続デバイスの位置を判定するために使用されるシステムの一部分として示している。ＶｏＩＰ電話機１００はパケットデータネットワークに共通ＩＰネットワーク接続を使用して接続され、共通ＩＰネットワーク接続は公衆インターネットに一つ以上のルータ２０２を使用して接続される。これらのルータ２０２はカスケード接続でのセットとすることができる。図２は、エンドデバイス（ＶｏＩＰ電話機１００）と他のピア群またはサーバ群との間の通常のルートを示し、これらのピアまたはサーバは全てが同じように接続され、従って公衆ＩＰアクセスＩＰネットワーク２０１またはインターネットを、この技術分野で従来から説明されているように形成する。図示のように、ＶｏＩＰ電話機１００は、衛星１１０によって示されるＧＰＳから信号を受信することもできる。
【００４３】
上に述べたように、ＶｏＩＰ電話機１００の調整モジュール１０２は、ＶｏＩＰ電話機１００が受信を試みるＧＰＳ信号に関する情報を受信することができる。この情報は、ＩＰネットワーク２０１に接続されるモデルサーバ２０５から取り寄せることができる。一般的に、ＩＰネットワーク２０１には多くの個々のモデルサーバ２０５が接続されて、ここに説明するサービスを提供することができる。モデルサーバ２０５が実行するものとしてここに説明される機能は全て、説明するタスクの全てを実行する単一のモデルサーバ２０５によって実行する、または集合的に一つのモデルサーバ２０５をここに示すように構成する幾つかの個々の特殊サーバによって実行することができる。モデルサーバ２０５の機能を実行するために必要なサーバの最終的な数、及び構成は、モデルサーバ２０５からの情報を必要とするデバイスの数及び分布、及びモデルサーバ２０５が実行する必要のある機能の数によって変わることになる。
【００４４】
モデルサーバ２０５は、ＶｏＩＰ電話機１００の位置の正確な特定を可能にする種々の情報を含む、または情報にアクセスすることができる。この情報は、ＧＰＳ衛星位置データ及びＧＰＳ衛星信号データを含むことができる。更に、モデルサーバ２０５は、ＩＰネットワーク２０１に接続される複数のコンポーネントを、これらのコンポーネントの物理位置で関連付けるデータベースを含む、またはデータベースにアクセスすることもできる。例えば、データは、これらのルータのルータアドレス及び物理位置、他のデバイスの位置であって、これらのデバイスがその位置を本システムによって求めている構成の他のデバイスの位置、及びＩＰネットワーク２０１を通じてＶｏＩＰ電話機と行なう通信の特性に関する情報を含むことができる。
【００４５】
モデルサーバ２０５は、本システムによって位置判定を行うルータ及び他のデバイスの位置に関する情報を使用して、ＶｏＩＰ電話機１００の位置の近似値を生成することができる。この処理は、ＩＰトレースを行なって、モデルサーバ２０５とＶｏＩＰ電話機１００との間の通信に使用されるルータを特定することにより行なうことができる。このプロセスを以下に詳細に説明する。一旦、ＶｏＩＰ電話機１００の概略位置が求まると、モデルサーバ２０５は、ＶｏＩＰ電話機１００が位置特定プロセスにおいて使用することになる最適衛星信号を求めることができる。次に、この情報をＩＰネットワーク２０１を通じてＶｏＩＰ電話機１００の調整モジュール１０２に送信して、信号受信モジュール１０３の調整即ち校正に使用する。
【００４６】
上に説明したように、ＶｏＩＰ電話機１００は衛星信号をＧＰＳから受信し、当該信号にタイムスタンプを押す。次に、この情報をモデルサーバ２０５に転送することができ、このサーバでは、当該情報を処理してＶｏＩＰ電話機１００の位置を判定することができる。この構成によって、着信疑似距離データ及び結果として得られる位置データの処理をモデルサーバ２０５で集中して行なうことができ、かつ判定する対象となる位置を持つエンドデバイスの機能を非常に少なくすることができ、コストを低減することができる。
【００４７】
一旦、ＶｏＩＰ電話機１００の位置が求まると、モデルサーバ２０５は当該情報をデータベースに格納することができる。次に、データベース内の情報に種々の目的でアクセスすることができ、これらの目的として、緊急サービスをＶｏＩＰ電話機１００、法執行機関、または商用位置情報サービス（ＬＢＳ）の位置に向けて発信する。アクセスはデバイスを通じて、またはモデルサーバ２０５に直接接続されるインターフェース２１０を通じて、或いは別のデバイスを通じて、またはモデルサーバ２０５とＩＰネットワーク２０１を経由して通信するインターフェース２１１を通じて行なうことができる。モデルサーバ２０５は更に、９−１−１交換機２０６と直接、またはＩＰネットワーク２０１を経由して通信するように動作することができる。
【００４８】
上に述べたように、ＶｏＩＰ電話機１００はＧＰＳから受信する信号にタイムスタンプを押すことができる。モデルサーバ２０５による位置情報の処理の集中化に関して上に説明した理由と同様に、計時機能をピアリングポイントサーバ（peering point server）２０３で集中的に実行することもできる。ピアリングポイントサーバ２０３の機能は、ＧＰＳに関するタイミング情報を維持し、それを配信することである。一般的に、複数のリモートデバイスを、同期対象のこれらのデバイスが物理的に近接して位置する場合に、ＩＰネットワーク２０１を通じて同期させると一層効率的である。その結果、多くのピアリングポイントサーバ２０３を、ＶｏＩＰ電話機１００が当該電話機の位置を判定することになる対象の物理エリア全体に配置することができる。例えば、米国に位置するＶｏＩＰ電話機１００に関する位置情報を提供するために、特定の大都市エリアの利用可能な複数のピアリングポイントサーバ２０３を含む多くのピアリングポイントサーバ２０３を米国全体に配置することができる。
【００４９】
ピアリングポイントサーバ２０３は、ＧＰＳに同期する時刻情報を配信するように動作することができる。この動作を行なうために、ピアリングポイントサーバ２０３をＧＰＳ時刻に同期させることができる。この処理は初期同期により行なうことができ、この場合、ＧＰＳとの次の同期は原子時計２０４のような別の高安定な基準を使用して維持される。ピアリングポイントサーバ２０３とＧＰＳとの間の同期は、ＧＰＳ信号をピアリングポイントサーバ２０３、またはピアリングポイントサーバ２０３に接続されるＧＰＳ基準タイミングデバイス（GPS-referred timing device）が受信することにより行なうこともできる。この場合、高安定な基準はバックアップ計時システムとして機能することができる。以下に詳細に説明する方法により、ピアリングポイントサーバ２０３はＶｏＩＰ電話機１００とＩＰネットワーク２０１経由の通信を通じて同期することができる。
【００５０】
高度の分解を容易にし、かつ、位置算出値を求めるために見当を付ける必要のある衛星経路の最低数を減らすために、気圧の遠隔測定を用いることができる。この場合、ピアリングポイントサーバ２０３は大気圧センサを含むこともできる。ピアリングポイントサーバ２０３は既知の高度の固定位置に配置することができるので、大気圧センサは信頼度の高いベースライン測定値を供給して、局所的な大気状態に起因する測定大気圧の変化を校正し、相殺する。次に、測定気圧変化を使用して、ピアリングポイントサーバ近傍の高度計を校正することができる。ＶｏＩＰ電話機１００に大気圧センサを装備することもできる。ピアリングポイントサーバ２０３がほぼ、ＶｏＩＰ電話機１００の近傍に配置される可能性があるということからすると、ピアリングポイントサーバ２０３による圧力測定値を使用することにより、大気圧センサを装備するＶｏＩＰ電話機１００が位置する高度を求め易くなる。このプロセスは、気圧測定値を差分補正して、ＶｏＩＰ電話機の高度を近接ピアリングサーバによるサンプリング値及び更新値に基づいて３〜５メートル以内の精度で正確に分解することができる。
【００５１】
従来、９−１−１コールのような緊急コールはＰＳＴＮ２０８を通じて９−１−１交換機２０６にルーティングされる。９−１−１交換機２０６の一つの機能は概して、９−１−１コールを、コールが発信された位置の正しい緊急サービスディスパッチセンター２０９にルーティングすることである。一般的に、この動作は、ＰＳＴＮ２０８の電話番号を位置に関連付けるデータベースを参照することにより行なわれる。このＰＳＴＮデータベースは一般的に、ＰＳＴＮ会社またはサービスプロバイダによって維持される。しかしながら、ＶｏＩＰ電話機１００の複数の特徴のうちの一つは、当該電話機がインターネット接続ポイントからインターネット接続ポイントに移動することができ、それでもなお、同じ電話番号を使用して動作することができることである。従って、ＶｏＩＰ電話機１００の位置を同じデータベースに、ＰＳＴＮ２０８に従来から関連している同じ方法を使用して維持するということができない。
【００５２】
上に説明したように、９−１−１交換機２０６は一般的にＰＳＴＮ２０８に接続されるので、ＶｏＩＰ電話機１００から出される緊急コールはＩＰネットワーク２０１とＰＳＴＮ２０８との間のゲートウェイ２０７を通じてルーティングする必要がある。ＶｏＩＰ電話機１００に関する情報がＰＳＴＮデータベースに含まれない恐れがあるので、９−１−１交換機２０６はモデルサーバ２０５のデータベースを上に説明したように精査して、ＶｏＩＰ電話機１００の位置を判定する必要がある。９−１−１交換機２０６とモデルサーバ２０５のデータベースとの間の通信は、直接接続またはＩＰネットワーク２０１接続によって行なうことができる。別の構成として、ＶｏＩＰ電話機１００が当該電話機の位置情報を、当該電話機が一旦接続されると、９−１−１交換機に直接送信することができる。一旦、９−１−１交換機２０６がＶｏＩＰ電話機１００の位置情報を取得すると、当該交換機はＶｏＩＰ電話機１００からの電話コールを正しいディスパッチセンター２０９に、ＶｏＩＰ電話機１００に関する対応する位置情報と共にルーティングすることができる。
【００５３】
上記説明は、ＩＰネットワーク２０１に接続されたＶｏＩＰ電話機１００を通じて９−１−１をコールし、ＧＰＳから信号を受信する場合について提示されているが、本発明の技術範囲はこのような構成要素に制限されないことを理解し得る。すなわち、上記説明は、デバイスの位置が必要とされる、または正確なタイミング基準が必要とされるいずれのネットワーク接続デバイスにも当てはまる。同様に、いずれのＧＮＳＳまたは地上系システムも本システムが使用することができ、これによってネットワーク接続デバイスの位置を判定することができる。同様に、本システムはいずれのネットワークを通じても動作することができ、本システムを特定のＩＰネットワークまたはインターネットに制限する必要はない。
【００５４】
図３は、本発明の別の実施形態において、コンピュータネットワークに接続されるデバイスの位置を固定座標系で判定する方法を示している。この図はフローチャート形式であり、この場合、第１ステップではて、固定座標系におけるデバイスの位置を、コンピュータネットワークを経由してモデルサーバと通信することにより第１の確度レベルで推定する（ステップ３０１）。上記した例示におけるように、本方法の概要はＶｏＩＰ電話機に関連して説明されており、ＶｏＩＰ電話機は、ＧＰＳから信号を受信してインターネットを通じて送信する機能を備える。なお、上記したように本方法は単なる例示であり、本発明の技術範囲を制限するものとして捉えられるべきではない。
【００５５】
本デバイスは、音声入力を、データネットワークを通じて転送することができる形式に変換する機能を備えるＶＯＤＮデバイスとすることができる。デバイスは、ＶｏＩＰ電話機のようなＶｏＩＰデバイスとすることができ、この場合、音声入力は、インターネットのようなＩＰネットワークを通じて配信することができるデータパケットに変換される。一般的に、ＶｏＩＰ電話機のようなデバイスはＩＰネットワークに、少なくとも１２８ｋｂｐｓの双方向転送を可能にする広帯域接続を使用して接続される。
【００５６】
コンピュータネットワークは、ネットワークに接続されるデバイスに時刻または周波数を転送する明示的な内蔵機構を持たないパケットデータ通信技術を使用する非同期ネットワーク、またはいずれかのネットワークとすることができる。
【００５７】
固定座標系は、ＧＰＳやＧＬＯＮＡＳＳのようなＧＮＳＳの座標系、或いはＧａｌｉｌｅｏやＱＺＳＳのような、提案されているＧＮＳＳの座標系とすることができる。本方法では、単一のＧＮＳＳに対する位置を推定することができる、または複数のＧＮＳＳからの信号を適用することができる。座標系は、局所座標系のような地上座標系とすることもでき、この局所座標系は、例えば複数の地上「疑似衛星（pseudo-lites）」または中継用鉄塔（local transmission towers ）から送出される信号を含む。地上座標系はＧＮＳＳ座標に一致させることができる。位置特定プロセスを支援するために、デバイスは大気圧センサを組み込んでデバイスの高度を求めるために使用する。
【００５８】
推定ステップ３０１はポジション・タスク・ルーチンを含み、このルーチンではトレース・ルート・サブタスクが開始される。トレース・ルート・サブタスクでは、この技術分野の当業者には公知の方法を取り入れて、ユーザデータグラムプロトコル（ＵＤＰ）のストリームまたは他のパケットのストリームが、既知の宛先ＩＰアドレスにインターネットを通じて送信される。トレース・ルートの目的は、全てのＩＰアドレス指定可能なデバイス、通常は複数の場所の間に位置するルータを特定することである。中間ルータに到達すると、パケットは送信元に戻る形でルーティングされるように構成され、同時に他のパケットが次のルータに向かって進み続け、エコープロセスが送信元から見て上流の各中間ルータによって繰り返される。個々のパケットを測定することができ、この場合、各パケットが中間位置でエコーバックされて、ルートの品質を高くするだけでなく往復時間遅延を短くする。本プロセスの主目的は、宛先アドレスに対する、この場合はモデルサーバに対する通知を行なうことにある。モデルサーバはこの情報を使用して少なくとも１つのルータデータベースを探索して、デバイスに関連する概略の地理的基準を求める。デバイスに最も近いルータを使用してデバイス位置を近似する。探索するルータデータベースは、ルータ及びルータの物理位置を含む市販のデータベースとすることができる。この市販で手に入れることができる基準に基づくデバイスの近似位置の許容誤差は３０〜１００キロメートルと極めて長く、かつ以前のトレース・ルートの実行、及びデータベースルックアップに基づいて推定することができる。
【００５９】
探索するルータデータベースは、本方法によるデバイスの位置特定を繰り返すことにより得られる情報に基づいて生成されるデータベースとすることもできる。例えば、判明していない位置を持つ第１デバイスがルータに直接接続され、今度はルータが、判明している位置を持つ第２デバイスに直接接続されていることが明らかになる場合、推定の不確かさは、ほぼ１キロメートル未満の距離にまでずっと短くすることができる。
【００６０】
トレース・ルート情報を使用して、デバイスの概略の位置を第１確度レベルで判定する。次のステップでは、デバイスがデバイスの位置に着信するＧＰＳ信号の推定信号特性に関するデータをコンピュータネットワークを通じて取得する（ステップ３０２）。すなわち、エンドデバイスに地理的に最も近いとして特定されるルータの物理位置に関連する適切な信号モデル補助パラメータを適用することができる。データはモデルサーバから取得され、この場合、モデルサーバは、信号処理補助情報を適切な従来のパケットプロトコルに基づいてモデル化してデバイスに転送し、信号処理補助情報は、既知の衛星軌道位置（この技術分野で衛星軌道データとして知られる）、及び信号変調情報を含み、この信号変調情報によって、各衛星から送出される符号化変調特性及びタイミング特性だけでなく各衛星の軌道情報をメッセージパラメータに落とし込む。
【００６１】
この例では、測位システムはＧＰＳであるが、これは単なる例示に過ぎず、ＧＬＯＮＡＳＳ、Ｇａｌｉｌｅｏ、及びＱＺＳＳのようなＧＰＳ以外の地上系システムまたはＧＮＳＳを含むいずれかの測位システムを利用することもできる。
【００６２】
特に、補助データに含まれるのは、利用可能な各衛星ドップラー、コード位相タイミング、ナビゲーションビットタイミング、及びビットステータスである。これらのデータの幾つか、または全てが商用ＧＮＳＳ基準点データ配信事業者（一つの配信事業者例が、カナダブリティッシュコロンビア州バンクーバー市に本拠を置くＲＸ  Ｎｅｔｗｏｒｋｓである）から提供され、配信事業者は、ほぼリアルタイムで高精度の衛星基準データパラメータを地球上の場所に確実に配信する体制を採っている。別の実施形態では、同じ国または地域の内部に位置するローカル基準局がこのデータを供給することができる。地球の全ての場所で利用されることが考えられるため、グローバルネットワーク運用センターが設けられてもよく、これにより、ほぼ同じソリューション及びデータインポート手順を世界中のこれらのセンターで実施することができる。
【００６３】
また、デバイスの位置の推定に基づいて、モデルサーバは適切な近傍のプライマリ及びセカンダリピアリングポイントサーバを指定して、以下に説明する同期プロセスを容易にすることができる。
【００６４】
一旦、ＶｏＩＰ電話機の位置の推定値が生成されると、モデルサーバは、エンドデバイスに地理的に最も近いとして特定されるルータの物理位置に関連する適切な信号モデル補助パラメータを供給することができる。モデル補助パラメータは普通、ＶｏＩＰ電話機の視野に入る衛星に関する衛星軌道データを含む。特定の衛星がＶｏＩＰ電話機の視野に入る場合には必ず、データは相対信号周波数（ドップラー情報）、信号コード位相、周波数変化速度、ナビゲーションコードビット状態、及びビット遷移時間イベントマーカ（bit time transition event marker）のような情報を含むことができる。データには、ＶｏＩＰ電話機の推定位置で発生する予測ドップラーシフト及び他の現象を取り込むことができる。
【００６５】
モデル補助パラメータの精度は、ＶｏＩＰ電話機の推定位置の精度に対して変化し得る。例えば、判定する対象となる位置のＶｏＩＰ電話機が、位置が判明している別のデバイスと同じルータに接続される場合、信号モデル補助パラメータは、ＶｏＩＰ電話機が短距離内に、恐らくは位置が判明している他のデバイスから数十メートル、または数百メートル以内の場所に位置するという仮定の下に生成することができる。このような環境の下では、信号モデル補助パラメータは、推定プロセスが、デバイスと基準位置（例えば、地勢参照ルータ）との間の最大約１００キロメートルまでの有効推定値を供給する状況よりも高い精度を有することができる。
【００６６】
モデルサーバは更に、ＶｏＩＰ電話機の視野内のどの衛星が、最も有用な位置情報を供給することができるかを判断することができる。すなわち、複数の衛星がＶｏＩＰ電話機の視野内に位置する場合、モデルサーバは、受信するとすればどの衛星信号が最も正確な位置特定を可能にするかについて判断することができる。この選択では、要素群をＧＮＳＳまたは地上システムから選択することもできる。
【００６７】
次のステップでは、ＩＰネットワークに接続される少なくとも１つのピアリングポイントサーバを設ける（ステップ３０３）。上記説明したように、ピアリングポイントサーバはＧＰＳシステムと同期させることができ、少なくとも時刻及び周波数について、各ＧＮＳＳシステムを参照することができる。次のステップでは、ＶｏＩＰ電話機の時刻及び周波数基準を、少なくとも１つのピアリングポイントサーバの時刻及び周波数基準に校正する（ステップ３０４）。この校正は、ＶｏＩＰ電話機と少なくとも１つのピアリングポイントサーバとの間のＩＰネットワークを介した通信により行なうことができる。モデルサーバまたはＶｏＩＰ電話機のいずれかが校正プロセスを、ＶｏＩＰ電話機と少なくとも１つの近傍のピアリングポイントサーバとの間で開始することができる。一旦、開始されると、校正ストリームタスクでは、正確な送出時間間隔を持つパケットをピアリングポイントサーバから送出し、これらのパケットを使用してリモートデバイスへの転送時間区間にマークを付け、転送時間区間をシンボル化する。この動作によって、時刻及び周波数基準パケットストリームをネットワークセグメントを通ってピアリングポイントサーバから、この時点で既知のＩＰアドレスによって明確に区切られているリモート受信機デバイスに送信して、共通のルートまたは安定したルートが両方向に存在することを確認する。この手順では更に、チャネルを調査して適正な完全性検査を行なう。受信機、例えばＶｏＩＰ電話機は、リモート受信機におけるストリームパケットの到着時間間隔を測定する。更に多くのサンプルが収集されると、ＶｏＩＰ電話機は、非常に多くのサンプルによって形成される統計分布を、転送時刻及び周波数プロセスの完全性について検査することができる。
【００６８】
次に、これらの検査の結果を、適切な誤差基準に収まる平均遅延を推定するために適する分布完全性基準と比較する。基準が満たされない場合、プロセスを再開することができる。基準が満たされる場合、次のステップでは、収束性を検査する、または平均基準間隔遅延の推定分解能の増加割合をパケットストリームの到着時間間隔遅延サンプルに基づいて検査する。この割合が、適切な収束率の基準に収まる場合、高精度の平均遅延の測定を行なう。同じ決定ステップでは更に、最新のモデルサーバ補助データの取り出しを開始する。
【００６９】
一旦、高精度の平均間隔が求まると、正しい基準クロックを生成してリモート受信機を校正するための補助データ周波数及びスケーリング情報を適用する。リモートデバイスを非同期ネットワークを通じてピアリングポイントサーバと同期させる処理は非常に重要であり、以下に更に詳細に説明する。プロセスは、ＶｏＩＰ電話機による受動的な校正を含み、この場合、校正プロセスは、信号を単一のピアリングポイントサーバから受信することによってのみ行なわれる。別の実施形態においては、校正プロセスでは、校正信号を複数のピアリングポイントサーバから受信する。更に別の実施形態では、ＶｏＩＰ電話機は、単一のピアリングポイントサーバまたは複数のピアリングポイントサーバとの間の双方向通信によって校正することができる。
【００７０】
ＶｏＩＰ電話機をピアリングポイントサーバに校正し、今度はピアリングポイントサーバをＧＰＳに同期させることにより、ＶｏＩＰ電話機をＧＰＳに校正することができる。これにより、ＧＰＳの時刻基準をＧＰＳ信号に基づいて求める必要がなくなるので、位置特定性能または効率を高めることができる。ピアリングポイントサーバはＧＰＳ時刻に、この技術分野の当業者には公知のいずれかの手段によって同期させることができる。同期化方法では、ＧＰＳ信号をピアリングポイントサーバで受信することにより同期を行ない、ピアリングポイントサーバに高精度計時デバイスを装備する、またはＧＰＳ信号受信及び内部計時を組み合わせる。ピアリングポイントサーバは、例えばＧＰＳ時計の時刻基準を基準にして測定される１００ｐｐｂよりも高い精度を持つ原子時計を含むことができる。
【００７１】
上に述べたように、ピアリングポイントサーバは、ピアリングポイントサーバの近傍に位置するＶｏＩＰ電話機の圧力センサを校正するために使用される圧力センサを含むことができる。このように圧力センサを装備する場合、ピアリングポイントサーバは局所大気圧を求め、この情報を使用して、圧力センサを含む近傍のＶｏＩＰ電話機を校正することができる。次に、この校正情報を使用してＶｏＩＰ電話機の高度を求めることができる。
【００７２】
図３に示すプロセスの次のステップでは、ＶｏＩＰ電話機の周波数要素及び時刻要素を、複数のＧＰＳ衛星のうちの少なくとも１つの衛星の信号特性に、モデルサーバによって供給される信号特性に従って一致させる（ステップ３０５）。モデルサーバによって供給される信号特性の精度は、初期推定（ステップ３０１）の精度によって変わる。すなわち、初期推定（ステップ３０１）の精度が高いと、周波数要素及び時刻要素の精度が高くなる。
【００７３】
ＶｏＩＰ電話機が電話機自体を、複数のＧＰＳ衛星のうちの少なくとも１つの衛星から送出される予測周波数要素及び時刻要素に一致させた後、次のステップでは、複数のＧＰＳ衛星のうちの少なくとも１つの衛星から送信されている信号を受信する（ステップ３０６）。ＶｏＩＰ電話機は最初、単一のＧＰＳ衛星から送出される単一の信号を受信しようとする。別の構成として、ＶｏＩＰ電話機は最初、複数のＧＰＳ衛星から送出される複数の信号の周波数要素及び時刻要素を受信しようとする。
【００７４】
上に述べたように、モデルサーバは、ＶｏＩＰ電話機に入力する必要のあるＧＰＳシステムからの信号の推定値を供給している。この非常に正確な信号推定値を、ＶｏＩＰ電話機のほとんど固定されているという性質と組み合わせることにより、ＶｏＩＰ電話機は、従来の移動型ＧＰＳデバイスよりも目標ＧＰＳ信号に範囲を更に狭めて集中し、かつ長い時簡に渡って利用することができる。固定型デバイスは、移動型デバイスが移動しているときに移動型デバイスに発生するのと同じ振動による不正確さ、及びドリフトに曝されることがない。一般的に、０．０１秒よりも長いコヒーレントな積分時間を利用することができる。必要に応じて、コヒーレントな積分時間は、約２分の１秒よりも長い期間に渡る時間とすることができる。従って、コヒーレントに累積される時間及びインコヒーレントに累積される時間を同じように長くして感度を上げることができる。
【００７５】
普通の状況では、ＶｏＩＰ電話機が建物の内部に位置し、このような場所には、ポイント位置を分解するために同時に利用することができる衛星信号はほとんど到達しない。ＶｏＩＰ電話機は普通は移動することがない（または、無線の場合は、アクセスポイントが固定される）ので、ＶｏＩＰ電話機は、位置を算出するために必要な信号を長い期間に渡って受信する必要がある。この方法では更に、観測時間を長くして異なる地理的位置の更に多くの衛星を捕捉して高精度の位置算出値を生成することにより精度を上げることができる。ＶｏＩＰ電話機は、１回の獲得処理について、一つのＧＮＳＳ衛星信号しか利用することができない場合に、相対的に多くの時刻分散測定値（time-spread measurements）を蓄積して編集する必要がある。この時刻分散測定値の編集プロセスは、例えば約１時間よりも長い期間に渡って行なう必要がある。このプロセスについて以下に更に詳細に説明する。このプロセスの初期段階では、位置を中程度の確度レベルで求めることができ、この場合、中程度の確度レベルは、ＩＰルートトレースを利用する元の推定値の精度と最終の位置精度との間のレベルである。中程度の確度レベルは、ＶｏＩＰ電話機の実際の位置の５０〜２００ｍ以内の距離に相当する。
【００７６】
次のステップでは、ＶｏＩＰ電話機の位置をＧＰＳが使用する固定座標系において判定する（ステップ３０７）。この位置判定は、以前のステップで受信した信号に基づいて、この技術分野の当業者には公知の方法を使用して行なわれる。例えば、校正ステップを行なうことによって、ＧＰＳから受信する信号の飛行時間を求めることができ、かつ信号は既知の速度で伝搬するので、ＧＰＳ衛星とＶｏＩＰ電話機との間の距離を求めることでき、従って位置を求めることができる。一般的に、ＧＰＳデバイスは、複数の信号を受信する機能、及びこれらの信号を位置特定値に変換するために必要な校正を行なう機能の両方を備える。本システムでは、これらの機能は分離することができる。ＶｏＩＰ電話機及びモデルサーバは両方ともに、ＶｏＩＰ電話機が受信する信号データを処理して位置の特定を、この技術分野の当業者に公知の方法を使用して行なう機能を有することができる。別の構成として、信号処理機能をモデルサーバにのみ設ける、またはＶｏＩＰ電話機のみに設けることができる。
【００７７】
位置特定をＶｏＩＰ電話機に関して行なった後、追加のステップを行なってＶｏＩＰ電話機位置情報を通知することができる。この通知は、このような情報を全部保存するデータベースに対して行なうことができる。この通知は、９−１−１コールハンドリングシステムに対して行なうことができる、またはＶｏＩＰ電話機からの緊急コールを適切な救急コールセンターに接続する処理の一部分として行なうことができる。位置特定情報は更に、または別の構成として、ＶｏＩＰ電話機自体に保存して（サーバによる処理の後に）、ＶｏＩＰ電話機がこの情報を供給することができるようにする。この情報は、例えば緊急サービスディスパッチセンターに緊急コールの間に供給することができる。この情報は更に、ＶｏＩＰ電話機の近傍の他のデバイスに供給することができ、これによってこれらのデバイスが位置情報を利用する、または保有することができるようにする。
【００７８】
上記の説明は、ＶｏＩＰ電話機に関する実施形態についての概要を例示として説明したものである。別の実施形態では、位置特定対象のデバイスが無線デバイスである。短距離通信無線デバイスの場合、当該デバイスが使用する無線アクセスポイントの位置を無線デバイス自体の位置として使用することができる。これらの環境の下では、上に説明したステップは無線アクセスポイントで行なわれる。無線デバイスの位置を当該デバイスの対応する無線アクセスポイントに対する位置として確認することができる場合、無線デバイスの更に正確な位置は、無線アクセスポイントに関する位置情報、及び当該無線アクセスポイントに対する無線デバイスの位置を組み合わせることにより取得することができる。
【００７９】
図４は、ネットワークに接続されるデバイスに関して前に固定座標系において求めた位置が正しいことを確認する方法のフローチャートである。この方法の第１ステップでは、デバイスの位置を固定座標系において判定する（ステップ４０１）。この判定は、図３に関して上に説明した方法に従って行なうことができる。別の構成として、位置特定は標準のＧＰＳ技術を使用して行なうことができる。実際、位置特定はこの技術分野の当業者に公知のいずれかの方法により行なうことができる。
【００８０】
次のステップでは、求めた位置での接続を示すネットワークとの接続の特性に関する多種多様な第１セットの情報を収集する（ステップ４０２）。この一連の特性は、ピアリングポイントサーバからデバイスに送信されるデータパケットの平均遅延時間、ピアリングポイントサーバからデバイスに送信されるデータパケットの遅延時間の分布、及びピアリングポイントサーバとデバイスとの間のトレース・ルート情報のような特性を含むことができる。これらの特性は一体となってネットワークとの固有の接続を示す「フィンガプリント（固有認証情報）」を形成する。次に、これらの特性は後の時点で取り出すために保存される（ステップ４０３）。保存は、デバイス、ピアリングポイントサーバ、モデルサーバ、または他のいずれかの適切な場所で行なうことができる。
【００８１】
次のステップでは、デバイスの位置情報を要求するリクエストを受信する（ステップ４０４）。このリクエストは複数の方法で生成することができる。例えば、モデルサーバがこのようなリクエストを一定時間間隔で生成して、データベースに格納される情報の精度を確保することができ、データベースは複数のデバイスを複数の位置に相関させる。デバイス自体はリクエストを、電源サイクルの完了のような特定イベントの後に生成することができる。第３の当事者または第３のデバイスは、緊急サービスディスパッチセンターからのデバイス位置に関するリクエストのような、または法執行機関の担当者からのデバイス位置に関するリクエストのようなリクエストを生成することができる。
【００８２】
一旦、リクエストが生成されると、次のステップでは、ステップ４０２で収集される同じ属性に関する第２セットの情報を収集する（ステップ４０５）。このステップに続いて、第１セットの情報を第２セットの情報と比較する。比較結果が特性類似度の所定閾値を超える場合、デバイスの位置がステップ４０１で最初に求めた位置であると確認することができる（ステップ４０７）。
【００８３】
前に説明したように、本発明の実施形態は、デバイス位置を判定するために数分を要する、または数時間も要する可能性がある。緊急事態が発生する状況では、位置情報を即座に供給する必要がある。本方法は、前に求めた位置を迅速に確認する、および／または位置のデータベースを最小限のプロセッサメモリ容量（位置を、衛星信号を獲得することにより判定するプロセスと比較した場合の）を利用して更新し続けることができるプロセスを提供する。
【００８４】
図５は、コンピュータネットワークに接続されるデバイスの位置を固定座標系において判定するプロセスを選択する方法のフローチャートである。この方法の第１ステップでは、デバイスの位置を固定座標系において第１の確度レベルで推定する（ステップ５０１）。この推定は、コンピュータネットワークを通じてネットワーク運用センターと通信することにより行なわれる。ネットワーク運用センターは、コンピュータネットワーク上の他のデバイスの位置のデータベースを保有することができる。ネットワーク運用センターとデバイスとの間の通信を追跡することにより、デバイスの位置を、ネットワーク運用センターとデバイスとの間の通信ルートに設けられるデバイス群の既知の位置に基づいて推定することができる。ネットワーク運用センターは、単一のコンピュータとする必要はない、または単一の位置に設ける必要はない。ネットワーク運用センターの機能は、種々の場所に位置する幾つかのコンピュータに分散させることができる。
【００８５】
次のステップでは、デバイスが、デバイスの推定位置に対する測位システムの特性に関するデータをコンピュータネットワークを通じて取得する（ステップ５０２）。このステップに続いて、測位システムの複数の信号を受信しようとする（ステップ５０３）。このステップに続いて、測位システムの複数の信号の品質を判定する（ステップ５０４）。
【００８６】
信号の品質は、２つの広域カテゴリーのうちの一方に格納することができる。第１カテゴリーでは、信号群の品質レベルが十分に高い品質レベルであるので、デバイスが短い時間内に、十分な数の信号を測位システムから収集してデバイスの位置を判定することができる。一般的に、これは、デバイスが信号を測位システムの４つの個別の送信機からほぼ同時に獲得することができることを意味する。
【００８７】
第２カテゴリーでは、信号群の品質レベルは十分に高い品質レベルではないので、正確な位置特定値の生成が複数の信号を同時に捕捉することにより容易にはならない。これらの環境の下では、位置特定は、測位システムからの信号を長い期間に渡って収集することにより行なう必要がある。この位置特定は、上記説明したように、デバイスの時刻及び周波数基準を校正することにより行なうことができる。
【００８８】
一旦、測位システム信号の品質レベルが求まると、次のステップでは品質レベルに基づいて、デバイスが受信する信号のみに基づく位置特定（第１カテゴリーの場合）と、デバイスが受信する信号、及び校正済みの時刻及び周波数基準に基づく位置特定（第２カテゴリーの場合）との間で選択を行なう（ステップ５０５）。
【００８９】
図６は、ＩＰネットワークを通じて接続された測位システムからの信号を受信する機能を備えたＩＰデバイスから、緊急サービスディスパッチセンターに位置特定コールを提示する方法のフローチャートである。この方法の第１ステップでは、コールを生成するＩＰネットワークに接続されるＩＰデバイスから緊急電話番号をダイヤルする（ステップ６０１）。本明細書で使用する「ダイヤル」とは、この技術分野の当業者に公知のいずれかの方法であって、電話コールを開始する方法を指し、電話コールを開始する方法では、これに制限されないが、キーパッドの９−１−１を、事前に登録しておいた番号へつなぐスピードダイヤル機能を使用して、または音声認識機能を使用して押下する。次のステップでは、ＩＰデバイスを、ＩＰネットワークをＰＳＴＮに相互接続する機能を備えるネットワーク相互接続器に接続する（ステップ６０２）。ＩＰデバイスとネットワーク相互接続器との間の接続は、専用ラインが２つのデバイスの間に存在しないという意味で真の接続ではない。最終リンクのうち、ＩＰデバイスと緊急サービスディスパッチセンターとの間のこの部分はＩＰネットワーク技術を利用するので、この部分では、ＩＰデバイスとネットワーク相互接続器との間でパケット化データが転送される。
【００９０】
ネットワーク相互接続器はＰＳＴＮゲートウェイ、メディアゲートウェイ、またはこの技術分野の当業者に公知の他のいずれかの相互接続器に達するＩＰネットワークとすることができる。ネットワーク相互接続器は、ＩＰデバイスからパケット化データを受信し、並べ替え、ＰＳＴＮを通じて伝送することができるアナログ信号に変換する機能を提供する。ネットワーク相互接続器は、ＰＳＴＮからのアナログ信号をパケット化してＩＰネットワークを経由してＩＰデバイスに送信する機能も提供する。
【００９１】
接続がＩＰデバイスとネットワーク相互接続器との間に確立された後、ＩＰデバイスをＰＳＴＮに接続される緊急サービスネットワークに接続する（ステップ６０３）。緊急サービスネットワークは、ＩＰネットワークコールを適切な緊急サービスディスパッチセンターにルーティングする９１１交換機または他のシステムとすることができる。次に、ＩＰデバイスの位置を緊急サービスネットワークに供給する（ステップ６０４）。ＩＰデバイスの位置に基づいて、緊急サービスネットワークは次に、適切な緊急サービスディスパッチセンターを選択する（ステップ６０５）。次に、緊急サービスネットワークはＩＰデバイスの位置を適切な緊急サービスディスパッチセンターに送信し（ステップ６０６）、次に位置特定コールを緊急サービスディスパッチセンターに提示する（ステップ６０７）。提示（ステップ６０７）及び送信（ステップ６０６）の順番は逆にすることができる、または同時に実行することができる。
【００９２】
ＩＰデバイスの位置を緊急サービスネットワークに供給するステップ６０４は種々の方法により行なうことができる。例えば、緊急サービスネットワークは通信をＩＰデバイスから受信すると、複数のＩＰデバイスとこれらのＩＰデバイスの位置との相関を含むデータベースを精査することができる。別の例示としての方法では、ＩＰデバイス自体がその位置を緊急サービスネットワークに供給する。
【００９３】
図７は、ＩＰネットワークに接続されるデバイスの位置を計算する方法のフローチャートである。この方法の第１ステップでは、サーバでＩＰネットワークを通じてリクエストまたは位置特定タスク呼び出しを受信して、ＩＰネットワークに接続されるデバイスから通知を出してデバイスの位置特定ルーチンを開始することができる。デバイスからの通知は、例えばデバイスがネットワーク接続にプラグインする、または電源サイクルを完了することにより生成することができる。
【００９４】
一旦、位置特定ルーチンを開始する通知を受信すると、次のステップでは、サーバとデバイスとの間のＩＰトレース・ルートを実行することができる（ステップ７０２）。このＩＰトレース・ルートはサーバに、サーバとデバイスとの間の中間サーバのリストを返す。サーバはサーバとデバイスとの間の中間サーバに関する地理情報にアクセスすることができ、当該情報に基づいて、デバイスの位置を推定することができる（ステップ７０３）。サーバは、ＧＮＳＳシステムの衛星軌道データにアクセスすることができ、デバイスの推定位置に入力する可能性のあるＧＮＳＳシステムからの信号の特性を送信する（ステップ７０４）ように動作することができる。次に、デバイスは信号受信機をこれらの信号特性に一致させ、ＧＮＳＳを受信し、このデータをサーバに送信する。従って、次のステップでは、デバイスから、デバイスが受信するＧＮＳＳシステムからの少なくとも１つの信号に関する情報を受信する（ステップ７０５）。
【００９５】
次に、サーバはデバイスの位置を、デバイスが受信する信号に少なくとも部分的に基づいて計算する（ステップ７０６）。次に、この情報をデバイスに返送して、デバイス自体が当該デバイスの位置情報を保有することができるようにする。位置情報を使用してデータベースを収集することができる。データベースはサーバ内に格納することができる、またはサーバから遠く離れた場所に配置することができる。位置特定が既にデバイスに関して行なわれている場合、タスクを短縮することができる。その理由は、多くの場合、デバイス位置は、例えば一時的な電力損失がデバイスで発生して位置特定ルーチンが始まった場合のように変化してしまう、ということがないからである。このような環境の下では、短縮プロセスはＩＰトレース・ルートを実行するステップ７０２を含まなくてもよい。
【００９６】
図８は、コンピュータネットワークに接続される第１デバイスの位置を固定座標系において判定する方法のフローチャートである。この方法は、本明細書を通じて位置特定の長距離ベースライン法（long baseline method）と表記され、この場合、長距離ベースラインとは、信号を物理的に異なる場所で受信し、物理的に異なる場所から得られる結果を合成し、これによって、信号品質または地理的精度を向上させて、より完全なスカイビュー（天空観測）を利用することができる。この方法の第１ステップでは、第１デバイス及び第２デバイスをコンピュータネットワークのエッジデバイスに接続する（ステップ８０１）。第１デバイス及び第２デバイスが同じエッジデバイスに接続されるので、第１デバイス及び第２デバイスが互いに近接する確率が高くなる。例えば、この状態は、第１ＶｏＩＰ電話機及び第２ＶｏＩＰ電話機がオフィスビルディングの同じルータに接続される場合に相当する。このような環境の下では、第１ＶｏＩＰ電話機及び第２ＶｏＩＰ電話機を互いに２００ｍ以内に位置させることができる。
【００９７】
次のステップでは、少なくとも１つの信号を測位システムから第１デバイスで受信する（ステップ８０２）。例えば、上の例を続けるとすると、この状態は、第１ＶｏＩＰ電話機が信号をＧＰＳの２つの衛星のみから受信することができる場合とすることができる。次のステップでは、少なくとも１つの信号を測位システムから第２デバイスで受信する（ステップ８０３）。上の例を続けるとすると、この状態は、第２ＶｏＩＰ電話機がＧＰＳの他の２つの衛星から信号を受信することができる場合とすることができる。この状況では、いずれのＶｏＩＰ電話機も独自で位置を判定するということができない。しかしながら、２つのＶｏＩＰ電話機の間では、これらのＶｏＩＰ電話機は４つの衛星信号を受信していて、これらの信号は、位置を判定するためにはほぼ十分な数である。従って、次のステップでは、固定座標系における第１デバイスの位置を、第１デバイスが受信する信号及び第２デバイスが受信する信号に少なくとも部分的に基づいて推定する（ステップ８０４）。
【００９８】
本方法によって特定される位置は、信号の全てを単一のデバイスが受信する場合に特定される位置よりも正確ではない恐れがある。しかしながら、かなり不十分な数の信号しか第１デバイスで利用することができない場合に本方法によって特定される位置は、第１デバイスで受信する信号のみに基づいて特定される位置よりも正確であると考えられる。例に戻って、建物の反対側の２つのＶｏＩＰ電話機はそれぞれ、２つのＧＰＳ衛星から信号を受信することができる。これらの２つのデバイスからの信号を合成することにより、２つのデバイスの間の中間ポイントをほぼ中心とする位置算出値を取得することができ、かつ位置算出値は、これらのデバイスのうちの一方のデバイスの位置を緊急事態において特定する際の値とすることができる。
【００９９】
ここに説明する態様は、米国緊急連絡用電話番号協会（ＮＥＮＡ）が所謂ｉ２及びｉ３リファレンスダイヤグラム（i2 and i3 reference diagrams）として指定する業界標準のインターネット技術標準化タスクフォース（ＩＥＴＦ）に対応することができ、このタスクフォースは、ここで参照することにより、その内容の全てが本明細書に組み込まれる。リファレンスダイヤグラムの目的は、データメッセージ及びプロトコルを有する標準インターフェースを開発することにあり、標準インターフェースは、マルチベンダー対応ソリューションをオープン通信及び分散型通信を通じて提供する。これらの標準に準拠することにより、またはこれらの標準に準拠するインターフェースを提供することにより、ここに説明する実施形態は既存の、かつ将来の通信測位システム及びデータベースに完全に対応することができる。
【０１００】
以下では、上記説明した種々の要素間の通信の形態を、信号処理形態に関連する方法及び装置について、更に詳細に説明する。
図９Ａは、周波数及び時刻同期を非同期ネットワークを通じて正確に同期させる方法の模式概略図を示している。
【０１０１】
ＧＮＳＳ衛星９０１は高精度時刻を供給する例示としてのソースであり、この高精度時刻を使用して分散配置される通信システム、測定システム、及び制御システムを同期させる。この場合、システムは衛星時刻を時刻転送基準、または時刻及び周波数配信基準として使用して末端受信機（end receiver）９０２を校正する。ＧＮＳＳ信号９０３はピアリングポイントサーバ９０４が受信する。ピアリングポイントサーバは高精度受信点位置（high quality reception site ）を含み、この受信点位置には、少なくとも１つの外部アンテナ及び少なくとも１つの市販の基準受信機が装備される。ＧＮＳＳ信号はシステム全体の手段として機能して、ピアリングポイントサーバ９０４内に全てのこのような均一パケット発生器（uniform packet generators ）を同期させる。個々のパケット９０６（３つのみが示される）は、時間軸９０７に沿って等間隔で表わされ、かつピアリングポイントサーバ９０４と末端受信機９０２との間の単方向チャネルの既知のリソースに関連する所定の時間間隔で正確に配置される。
【０１０２】
パケット群９０９が、オープンな相互接続ＩＰネットワークを、ルーティングされたネットワーク経路９０８に沿って通過すると、規則的な基準時間間隔がＩＰネットワークを通過する他のトラフィックとの相互作用により変化し、パケット群９０９は個々に、末端受信機９０２での共有トラフィックによる影響によって、これらのパケットの時間間隔の元の規則性を失う。これらの時間変動を小さく抑え、補正する種々の方式がこの技術分野の当業者に公知になっている。
【０１０３】
ランダムな時間間隔変動またはノイズは、パケット群を物理的に再構成する、すなわち末端受信機９０２が受信し、組み立て直し、認証するときに初めて認識される。時間間隔不良の複数のカテゴリーは、測定ストリームと同じ複数のネットワーク要素の幾つか、または全てを同じようにして通過する競合トラフィックの量によって変わる形で設定される。他の要因として、相互接続ＩＰネットワークセグメントの利用可能な帯域、及び全てのパケットハンドリング要素に発生するランダムな電子信号変動を挙げることができる。最後の項目以外の全ての項目が、通過遅延及び到着時間間隔に、比較的多種類の発生し得る通過遅延及び到着時間間隔遅延に渡って影響する（（パケットサイズ＋パケット間ガードバンド時間）の倍数として）。
【０１０４】
分解及び調整モジュール９１０は各パケットを分解し、ローカルクロック９１４に基づいて当該パケットの相対到着時刻にマークを付ける。実験データは、到着時間間隔が変化し得るが、この変化は主として２つの基本原因によって生じる、すなわちこの変化は、送信機と受信機との間の直列回線に接続される各パケットハンドリングデバイス及び送信デバイスによって生じるバックグランドトラフィック及びランダムジッタに起因する競合遅延であることを示唆している。分解及び調整モジュール９１０は更に、一種の大小変動時間間隔遅延といったものを使用して、当該モジュールに提示される、到着時間間隔が大きく変動するサンプルを拒否して、非常に小さくランダムに変動する到着時間間隔のサンプルを残して平均推定及びフィルタモジュール９１１によってハンドリングすることもでき、このモジュール９１１がローカルな「見掛け上の（apparent）」平均、及び当該平均に関する関連変動を求める。大きな到着時間間隔の変動は、平均遅延値（通過遅延の定常値に対する）の数倍の値を持ち、これらの変動が示す過剰遅延は小さな変動から容易に区別することができるので、平均時間間隔にずっと近い値を持つことが判明している。
【０１０５】
平均時間間隔を正常な値に戻すために、分解及び調整モジュール９１０は、この技術分野で見られるフィルタとして代表的なアダプティブフィルタとして機能し、このアダプティブフィルタはまず、ベースライン遅延間隔を設定し、この遅延間隔に基づいて、可変の、または固定の閾値許容／拒否遅延判定を行なうことによって、閾値を超える後続のサンプルを許容する、または拒否することができる。任意であるが、この閾値を選択しないようにすることができる。余りにも多くのサンプルが失われることがないように選択が行なわれる（ネットワークエミュレーション実験は、サンプルの５％未満によって最大で、２５％のシステム占有率のトラフィック競合が継続することを示唆している）。閾値が平均遅延間隔の多くのサンプルに統計的に過剰な偏りを生じさせる原因となることがないように閾値を設定する必要もある。実験データに基づく後者の事例は、ランダムな電子ジッタは安定したままであり、かつパケット競合及び損失の過渡的な性質による影響をほとんど受けることがない、すなわち２つの現象は相互に独立した機構であることを示唆している。トラフィック負荷は全く予測不能に変化し得るが、ランダムな「マイクロ秒程度のジッタ（micro-jitter）」変動は安定したままであり、一旦、分解及び調整モジュール９１０によってフィルタリングされると、マイクロ秒程度のジッタ変動によって、ランダム遅延に関して予測される重畳値が平均推定及びフィルタモジュール９１１に残る。平均遅延を提示することにより、統計的到着時間間隔遅延変動がリモートクロック復元及び遵守モジュール９１２に加算される。このモジュール９１２は基本的に、全てのランダム平均サンプルを取り込み、ローカルクロック９１４に対する位相進み値、または位相遅れ値、或いは時間進み値、または時間遅れ値を比較することにより、平均遅延の正確な推定値を供給する。
【０１０６】
次に、この平均遅延または誤差を位相または周波数ロックループに適用することにより、出力周波数を生成するフィルタの入力電圧に比例する拡張可能な出力周波数を末端受信機９０２から供給する。次に、この出力周波数を既知の量で除算し、リモートクロック復元及び遵守モジュール９１２の位相比較器にフィードバックする。次に、ローカルクロック９１４を基準とする周波数を持つ電圧制御発振器に入力する周波数信号と、除算済みのフィードバック周波数と同じ周波数であり、かつ電圧制御発振器により生成される周波数の信号との位相差を、着信パケット信号に追随させる、または一致させる。目標精度の時間間隔推定値の誤差を小さくするために、多くの着信サンプル時間間隔をフィードバック系に適用する。サンプルの厳密な数は、ＩＰ接続チャネルに関する情報、及び目標安定度及び受信機での積分時間を満たすために要求される必要精度に基づいて決定される。安定度は、フィードバック系内部の誤差信号から明らかになる。
【０１０７】
リモートクロック復元及び遵守モジュール９１２内のフィルタ出力は、信号変動速度を一定時定数、または動的に設定することができる適応時定数に基づいて供給する。適応的にフィルタリングすることにより、フィードバック系の応答を、より速く収束するように（通常、送信誤差及び受信誤差が最大になる場合、収束プロセスの開始時点で収束することが望ましい）設定する処理と、より多くのサンプルを取り込んで非常に安定した状態の応答をシフトさせる（系が定常状態または平衡状態として表現することができる状態に近付くときのプロセスの終点に向かって）処理とを柔軟に使い分けることができる。
【０１０８】
リモートクロック復元及び遵守モジュール９１２の出力での出力周波数値、及びデジタルビットストリーム信号は最終的に現実的平衡値に達する。この値は実際には、リモートクロック復元及び遵守モジュール９１２の出力が、送信された値と許容差内で一致する場合の値を指し、従って末端受信機９０２を正確な値に校正する、または制御するために使用することができる基準値となり、これによって、末端受信機９０２に含まれ、かつＧＮＳＳ疑似距離計測（ＰＲＣ）受信機９１６の内部に位置する局所発振器の一部分としての周波数合成器９１３を校正する（または制御する）。一つの実施形態では、リモートクロック復元及び遵守モジュール９１２の位相検出器と電圧制御発振器との間のフィードバックループ低域通過フィルタは計測信号または制御信号９１５を供給する。この構成は、ループロック検出を行なう従来の方法を提供する（他の利用可能な構成の中でも、この構成は、標準のＴＣＰ／ＩＰパケット伝送制御情報を介したアップ／ダウン値フィードバックとして用いることができる）。この検出及び制御メッセージは、配信パケット送信機サイト、すなわちピアリングポイントサーバ９０４でのロック状態を認識して、シグナリング・メッセージ値を変化させることができるような手段となり、この変化させる処理は、ロック外れ判定閾値を超え、これによって改めて同じエンドツーエンド送信及び時刻／周波数転送プロセスを再設定することが必要になるまで行なうことができる。
【０１０９】
受信機９１６は、当該受信機のリモートサーバ周波数合成器を、ネットワークを通じて供給される周波数基準に適応させる。末端受信機９０２は指示を受けて、所定の衛星信号（群）９１７を、上に説明した補助データを選択することにより利用し続ける。基準の精度によって、高精度で利用し続ける、または集中する選択ＧＮＳＳ変調信号（ＣＡコード化信号を使用するＧＰＳ  Ｌ１のような）に関する一つの臨界限界値を定義して、完全にコヒーレントな積分のゲインが得られるようにする。この精度は、最も長いコヒーレントな積分の区間を次の方程式に従って生成する演算に関連付けられる。
【０１１０】
ｆ＝１／（２＊ｔ）
上式において、ｆは予め指定された周波数区分で許容される周波数帯域の不確かさであり、ｔは最も長いコヒーレントな積分の区間である。
【０１１１】
最も長いコヒーレントな時間区間に関する他の限界は、受信機の局所発振器の安定性、及び受信機位置に関する推定が不正確で粗いことに起因する、衛星のドップラーシフト周波数に関する予測の不確かさである。同じサイズの周波数帯域または周波数「区分」を同時に観測することにより、相対的に広い周波数不確定領域を一度に観測することができ、この手法は、これらの状態を補正するためにこの技術分野で確立されている技術である。最も長いコヒーレントな積分時間は、ほとんどが温度変化によって発生する最大発振器ドリフトによっても変わる。この現象を制御するために、発振器が周囲温度勾配の影響を受けないようにし、またはこの技術分野の熱検出及び補正回路、またはオンボードマイクロプロセッサ及び補正アルゴリズムを使用して正確に安定に発振するように制御し、これによって、発振器周波数出力を非常に小さい温度変化しか示すことがないように調整し補正する。この技術分野の当業者には公知のこれらの方法を使用して、コヒーレントな積分時間を長くすることにより、発振器周波数出力を最高感度が得られる程度にまで補正することができる。最終的に、発振器は十分に小さい位相ノイズを実現して、安定した信号追跡を維持する必要がある。この要素は、主として物理的な水晶発振器の品質、及び水晶発振器の水晶のカット面によって決まり、このような発振器は市販されている。
【０１１２】
図９Ｂは、広く展開されているＩＰネットワークにおける一般的なクロスネットワーク送信処理での実際の測定に基づく模式図、及びジッタがパケットストリーム送信プロセスに与える影響を示している。ジッタはネットワークを通過するパケットに非常に異なる態様で影響を及ぼす。第１の最も多い現象は、安定したジッタメカニズムである。これらのジッタメカニズムは、ランダムな遅延変動であり、この変動は受信機の物理的な入力点に現われ、当該入力点で最も明瞭に観測される。この入力点では、中間能動ネットワーク要素（例えば、スイッチ、ルータ、リピータ、ハブ）、及び中間受動ネットワーク要素（例えば、ケーブル）を電気的に通過するときの到着パケット時間間隔を測定する。更に多くの要素によって更に遅延変動が加わるが、総合変動に与える影響は、デバイスの帯域容量によって大きく変わる。広帯域要素及び広帯域セグメントは、狭帯域セグメント及びデバイスよりも小さいランダムなジッタを持つと予測することができる。
【０１１３】
正確にタイミング制御されたパケットストリーム９０６はピアリングポイントサーバ９０４から正確な間隔で送出される。パケット群が、ルーティングされたネットワーク経路９０８を通過すると、到着が元の送出遅延から変位して、時間領域で、元の送信時刻９２０に対して加算される一定の通過遅延９２９の周りの到着間遅延の近似ガウス分布９２２として現われる。
【０１１４】
別の大きさのジッタは、間隔符号化パケットストリーム（interval-encoded packet stream）が同じネットワークの共有トラフィック通過部分と相互作用するときに発生する。これらの相互作用もランダムであるが、これらの相互作用によって更に顕著な遅延が発生する。その理由は、これらのパケットは同じ通過時間間隔を共有するからである。多数の物理レイヤネットワーク測定によれば、これらの衝突によって、或る割合のパケットが図９Ｂに示すように、後の時点の時間間隔の位置にまで遅延するが、これは、パケット９１９が、上記説明したガウス分布遅延に関連する正規の量よりも多くの量だけ遅延するからである。パケット９１９の予測遅延は想像線９１８によって示される。パケットネットワークトラフィックが競合している状態では衝突が発生するが、この衝突は、衝突検出多重アクセス（ＣＳＭＡ）ＩＰネットワークプロトコルによってかなり少なくなるが、無くなることはない。ネットワークプロトコルによっても回避できずに発生する衝突による競合パケットの到着は遅延するが、この遅延は、競合が発生しない場合に生じるランダムな遅延分布よりもずっと大きい、容易に識別できる量である。
【０１１５】
これらの重複競合は、共有ルータまたは共有スイッチの位置で最も多い頻度で定期的に発生し、これらのルータまたはスイッチは、最も共有確率の高い時間重複パケットを、後の時点の近接時間間隔の位置に移動させることにより反応する。競合がもっと極端になる状況では、幾つかのパケットが失われる。遅延時間間隔は生のネットワーク測定によれば、パケットサイズによって大きく変わることが判明している。遅延パケットには、一定の繰り返しパケットサイズ及び当該パケットの時間間隔に関連する複数の状態の固有の遅延を持つ競合遅延が生じる。トラフィック競合分布９２３は固有遅延分布、及び分布範囲外の競合遅延９２４，９２５を示す。
【０１１６】
パケットジッタ及び結果として生じる遅延変動のこれらの２つのモードを分析すると、安定したランダム変動が支配的な元の基本遅延状態及び遅延変動はほとんど変化しない。高調波関連ピーク９２４，９２５として模式的に示す、分布範囲外の競合遅延は、これらの遅延分布が基本遅延状態から非常に長い距離だけ離れているので、容易に区別され、かつ除去される。分布範囲外の遅延状態として失われるトラフィックサンプルは非常に少ないサンプルであるので、非常に少ない情報しか失われない。代表的な生のネットワークに対する実際の測定によれば、パケット遅延変動を代表的なホップ／ルートネットワークセグメントに渡って測定する場合に、２５％もの多量の競合トラフィックが維持された状態でも、４％のサンプルしか失われないことが分かる。この測定によって更に、時刻転送が元の状態に回復し、平均推定値の偏りがあるとしてもほとんど増加することがないことが実証され、かつ分布範囲外の到着間遅延、すなわち輻輳ピークに最も集中する遅延を除去する簡単なプロセスが示唆される。
【０１１７】
理解を完全なものとするために、ストリームが突然全く異なるルートにストリーミングセッションの間に変化する事例９３０を示す。このルート変化（route shift ）による影響が遅延に重なり（前の遅延分布９２２，９２３に対して）、通過トラフィックが相対的に長いネットワーク経路に移動するようになる（分析を長いルーティング事例または短いルーティング事例に対して同様に行なう）。この事例では、ルートが長くなることにより合計経路遅延がずれ、かつランダム遅延変動が予測可能にずれる可能性がある。パターン分析プロセスでは、追跡を最後まで継続して行なって、新規の通過遅延９３１を取得することができる、またはセッションを拒否し再開することができる。遅延状態は非常に明確な遅延プロファイルを示すので、ネットワークパケット遅延測定ユニットを非常に簡単にプログラムすることができる。
【０１１８】
時刻及び周波数を、ＩＰネットワークを通じて正確なタイミングのパケットを使用して校正する形態について説明したが、他の方式の正確な転送プロトコルを使用することができる。これらのプロトコルは、ローカルまたはワイドエリアパケットデータネットワーク上で、同期ネットワークまたは非同期ネットワークのいずれのネットワーク上でも使用することができ、また、同期をネットワーク接続デバイスに供給するように構成することができる。これらの別の方法では、ここに説明する実施形態を使用し、またはここに説明する実施形態が可能になり、ＩＥＥＥ  １５８８、疑似ワイヤ、回線エミュレーション・オーバー・パケットのようなマルチアプリケーション用の別の時刻配信方法または周波数配信方法、または他の市販の高精度時刻及び周波数配信方法を用いる。
【０１１９】
ここに説明する実施形態は更に、共通の高精度時刻及び周波数の同期化を、本発明において説明される方法と同様の共通の高精度時刻転送方法を通じて実現するように動作することができる。ここに説明する実施形態は更に、高精度の時刻及び／又は周波数同期信号及びサービスを、アプリケーションにローカルに供給するように動作することができ、アプリケーションとしてはこれらに制限されないが、マルチメディア高精細ビデオ会議サービス、ビデオコンテンツ及びストリーミング、ＩＰＴＶ，オーディオコンテンツ、オーディオストリーミング、及び同期を利用して高品質通信を提供するポイントツーポイントサービスまたはマルチステーション会議電話サービスを挙げることができる。
【０１２０】
ピアリングポイントサーバ９０４とデバイス９０２との間の通信を使用して、測位システムからの信号を受信する前に必ず、デバイス９０２の位置の高精度推定値を生成することもできる。上記説明したように、ＩＰトレース・ルート（デバイス９０２とモデルサーバとの間の）を使用してデバイス９０２の位置を第１確度レベルで判定することができる。第１確度レベルは、デバイス９０２の真の位置の３０〜１００ｋｍ以内とすることができる。測位システム信号を容易に利用するということができない状況では、第１確度レベルでの位置の推定は、ピアリングポイントサーバ９０４とデバイス９０２との間の通信の特性を分析することにより改善することができる。このプロセスでは、ピアリングポイントサーバ９０４とデバイス９０２との間の通信時間のような特性を分析して、ピアリングポイントサーバ９０４とデバイス９０２との間の距離を推定することができる。複数のピアリングポイントサーバ９０４とデバイス９０２との間の通信を使用して、位置推定プロセスを容易にすることもできる。このプロセスによって、測位システムからの信号を受信する前に必ず、第１確度レベルをデバイス９０２の真の位置の５０００ｍ以内に高くすることができる。測位システムからの信号をデバイス９０２が直ぐに受信することができない状況では、第１確度レベルをこのように高くすることによって少なくとも、デバイス９０２から出される緊急コールを、デバイス９０２が位置するエリアの正しい緊急サービスディスパッチセンターに転送することができる。
【０１２１】
図１０は、周波数を着信ＧＮＳＳ信号に一致するように校正するために、ＧＮＳＳ信号を結合し、増幅し、フィルタリングし、ダウンコンバートするＧＮＳＳリモート受信機段を示している。
【０１２２】
リモートクライアント受信機アンテナ１００１は、ＧＮＳＳ衛星からの利用可能なＲＦ信号を、該信号を確実なレベルに増幅してＲＦフィルタ１００３の損失を部分的に低減するために広く用いられる仕様を持つ適切な低雑音アンプ（ＬＮＡ）１００２を通じて結合させる。ＲＦフィルタ１００３は従来のバンドパス応答を持つ。ＲＦフィルタは、ＧＮＳＳ周波数帯域の公称中心周波数よりも高い偽信号及び低い偽信号を除去する。ＲＦフィルタ１００３は、高周波数側の帯域外干渉信号の影響を最も受け難い。次に、このフィルタリング済み信号は最先端のＲＦミキサ１００４に接続されて、更に増幅及びフィルタリングされ、次に、信号を変調するために、フィルタリング済み信号の周波数を低くする（「ダウンコンバートする」）が、この処理は、従来の方法に従って着信ＧＮＳＳ信号を非線形伝達関数を持つデバイスを使用してミキシングし、ＲＦミキサ１００３からの信号、及び周波数合成器１００８の出力をミキシングすることにより行なわれる。ＲＦミキサ１００４における非線形ミキシングによって、ＲＦミキサ１００４の出力から２つの信号の積、すなわち所望の中間周波数（ｆＩＦ）の一方の信号、及び「イメージ」（すなわち、周波数の和の周波数の信号を出す結果としての生成信号）周波数の他方の信号の積が出力され、他方の信号はこの技術分野で普通に用いられるフィルタ１００５のような従来の手段によって除去される。
【０１２３】
ＲＦミキサ１００４の出力に現われる中間周波数（ＩＦ）は、重畳させた１セットの着信符号化変調ＧＮＳＳ信号の積である。標準の設計形態及び設計方法により、これらの周波数は、ＧＮＳＳ搬送波の最大周波数偏位（固定地上位置のリモートＧＮＳＳ受信機に対して衛星が移動することによるＧＮＳＳ搬送波のドップラーシフトによる最大のオフセット）と少なくとも同じ範囲の周波数となるように設計される調整済みＩＦチャネル帯域に含まれるように設定される。一旦、搬送波の周波数を中間周波数（ＩＦ）に下げると、最終ステップでは、ＩＦ信号を適切にフィルタリングし（１００５）、増幅し（１００６）、次にアナログ−デジタル変換器１００７でデジタル化する。
【０１２４】
これにより、シリアルにデジタル化された信号をベースバンド処理及び相関段１００９に出力して、信号を再帰的処理によって分解し、次に飛行時間タイミング情報（time-of-flight timing information ）を、利用可能な各ＧＮＳＳ符号化変調信号から抽出する。アナログ−デジタル変換器１００７は、十分速い速度で変換を行なって、最適な信号エネルギーをベースバンドプロセッサに伝達するように設計され、このエネルギーの伝達は、アナログＩＦ信号をデジタル表示するために使用される詳細部分またはビット深度を統一しながらサンプリング損失を最小にすることにより行なわれる。
【０１２５】
周波数合成器１００８を着信信号に合わせるために、ローカルクロック１０１１から出力される補正ローカルクロック基準を使用する。ローカルクロック基準出力は、ローカルクロック１０１１において、リモート受信機クロック復元モジュール１０１６からの出力と、ＣＤＸＯ１０１２からの出力との差を比較することにより得られる。リモート受信機クロック復元段１０１６は、到着パケット信号の正確な統計的平均遅延を測定し、推定する。これらの信号は物理的に接続線１０１７上で検出され、接続線１０１７はプロトコル及びインターフェース段１０２０内のネットワーク媒体に達する直接電気接続線であり、プロトコル及びインターフェース段１０２０は、外部ＩＰ／パケットデータネットワーク接続手段１０２１との調整用電気インターフェースである。
【０１２６】
感度を上げるために、信号は同じチャネルに発生する熱雑音よりも十分大きいレベルにまで立ち上がる必要がある。ＧＮＳＳ信号は、最良の受信状態において、当該信号が受信機に、同じチャネルに発生する雑音電力に対して１４ｄＢ以下の電力比の電力で到着するように伝搬する。ＧＮＳＳ符号化信号の情報速度を完全に保証しながら雑音を減らすために、長期間安定した処理利得を利用することができる。
【０１２７】
アナログ−デジタル変換器１００７から生じる複素符号化変調積を大きくするために、デジタル振幅レベル１０３０及び符号１０３１を複素ミキサ１０３３に接続して同相信号１０３４及び直交信号１０３５を形成する。これらの複素同相信号１０３４及び直交信号１０３５は複素相関器１０３６に接続されて、同相成分１０３７及び直交成分１０３８の相関積を生成し、積分及びダンプ段（integrate and dump stage）１０３９に出力される。積分及びダンプ段１０３９はタイミング信号１０５６に基づいてタイミング設定されて出力を積分し、次に「ダンプする」または間引く。積分及びダンプ段１０３９の出力は、極性符号を含む連続するビットサンプルの時間積分値の積を表わす。仮に、連続するビットによって、正値の正味の数が選択積分期間に渡って十分多くなるとすると、ＧＮＳＳ信号は電力検出器１０４１に現われると考えられる。サンプル群を統合するとともに、データメモリ１０４８に連続的に保存して、感度をインコヒーレントに、またはコヒーレントに拡張する。
【０１２８】
周波数及び時刻がＣＤＸＯ１０１２において正確かつ安定に制御される場合、基準コード位相及び周波数は、着信信号を相対的に正しく表わす複製のコード位相及び周波数となる。これにより、相対的に長い安定した相関間隔が得られる。この技術分野で良く知られているように、発振器及び他の設計因子によって積分区間の拡張が可能になり、かつ目標周波数が真の周波数に十分に近く、更に周波数値を積分期間中に追跡して基準コードを適切に調整することができる場合には、コヒーレントな積分によって感度が所定の観測期間において高くなる。
【０１２９】
マイクロプロセッサ１０５０は幾つかの関数のルーチンを提供する。マイクロプロセッサは探索及び獲得プロセスを管理するが、この管理は、信号が十分に低い誤差確率で獲得されると考えられ、従って信号を追跡して（または所定の時間間隔で獲得し直して）疑似距離時刻サンプルの測定を継続する必要があるかどうかを決定するために使用される速度及び検出閾値を管理することにより行なわれる。獲得モードまたは追跡モードは、探索及びロックタスク１０４６、及びコード位相インクリメントタスク１０４２及び周波数インクリメントタスク１０４３をそれぞれ制御する。或る速度でのこれらのインクリメントまたは調整は、新規の疑似距離出力を指定デザイン速度で生成するために十分であると考えられる。この速度については、より多くの計算を所定期間で実行するために利用することができる利用可能な処理リソースとバランスをとる。管理命令及び他のプログラム可能な命令は、マイクロプロセッサ１０５０に接続されるＲＯＭ１０５２に格納される。
【０１３０】
マイクロプロセッサ１０５０及び当該マイクロプロセッサを動作させるプログラムは、着信補助データモジュール１０５４によって管理される。この読み取り可能なメモリレジスタは着信補助データを蓄積し、これらの着信補助データは現在の衛星状態に基づくパラメータであり、これらのパラメータによって今度は、既知のＧＮＳＳ信号周波数及びコード位相、及び２値符号化ナビゲーションメッセージビット状態及び時刻タグをより正確に推定する。この情報を使用して、閉ループ受信機は、正確であると考えられる周波数を持つようになり、コード位相を適切な数の並列相関器を用いて探索して、短い時間で所望の信号を探し出す。
【０１３１】
マイクロプロセッサ１０５０の別の役割は、一旦、モデルサーバ２０５から取り出されると補助データモジュール１０５４に格納されることになる現在の補助データを取り出して符号化することである。パラメータデータは或るフォームに変換され、このフォームは、各並列衛星信号探索を調整し、かつ各チャネル内で、各目標衛星探索プロセスを微調整するために適する。
【０１３２】
マイクロプロセッサ１０５０の別の役割は、搬送波／雑音比を測定して、モデルサーバ２０５に現在の信号品質値を供給し、推定位置確度を微調整することである。
マイクロプロセッサ１０５０の別の役割は、擬似距離データを各獲得衛星信号から抽出し測定することであるが、抽出及び測定は、正確なローカル時刻基準１０１０を利用したネットワーク配信クロック情報の精度に基づいて、またはこの技術分野の公知の方法に従って、疑似距離時刻を、共通の衛星時刻基準を参照することにより分解する複数回の衛星観測に基づいて行なわれる。
【０１３３】
マイクロプロセッサ１０５０の別の役割は、メモリに保存される測定データ及び関連する時刻タグデータを適切なメッセージパケットで転送して、シリアル通信モジュール１０１９を通じてＩＰネットワーク２０１に送出し、モデルサーバ２０５に返送することである。
【０１３４】
このプロセスは、異なる衛星信号を並列プロセスで探索することにより拡張することもでき、この探索は、異なるチャネルを動作させることにより、すなわちベースバンド処理及び相関段１００９によって各目標着信符号化信号に関して形成される正確な複製チャネルを動作させることにより行なわれる。探索プロセスは閉ループ内で制御されるプロセスであり、閉ループは、ベースバンド処理及び相関段１００９、及びマイクロプロセッサ１０５０から成る制御ループによって形成され、この制御ループが今度は、粗精度（coarse acquisition: ＣＡ）エポックコード位相及びドップラーオフセット周波数のインクリメント値を制御する。探索を行なう前に、コード位相の推定値、及び周波数の非常に精度の高い値が判明し、マイクロプロセッサ１０５０及び図２に示されるサーバアーキテクチャを通じて供給されてプロセスを最適に区切ることになる。
【０１３５】
時刻及び周波数管理は、パケットデータストリームをインポートすることにより可能になり、パケットデータストリームはＩＰ／パケットデータネットワーク接続手段１０２１及びリモート受信機プロトコル及びインターフェース段１０２０を通って持ち込まれる。リモート受信機クロック復元モジュール１０１６からの正確な時刻出力の目的は、受信機複素相関プロセス及びコード複製プロセスを調整して受信機感度を高めることであり、感度が最適に設定されると、感度はＣＤＸＯ１１１２発振器の安定性によってほとんど決まることになる。
【０１３６】
ベースバンド処理及び相関段１００９の形態は複数の方法により得られるが、説明を簡単にするために、従来から用いられている次の方法について説明することとし、この方法では、ソフトウェアＧＰＳシステムを使用して、テキサスインスツルメントＴＭＳ３２０ファミリープロセッサ及びＩＭＡＰまたは他の適切なリアルタイムオペレーティングシステム（ＲＴＯＳ）のような汎用デジタル信号処理（ＤＳＰ）を利用し、今日の市販のＶｏＩＰ及び所定エンドデバイスＩＰ機器に既に組み込まれているこれらの内蔵型処理段の機能を使用する。テキサスインスツルメントのＴＮＥＴＶ１０６０ファミリーは、上記説明したＤＳＰを組み込み、ソフトウェアを利用する形態におけるＧＰＳ信号のベースバンド処理をサポートする。ＣＤＸＯ１０１２、リモート受信機クロック復元モジュール１０１６、及び接続線１０１７は高機能実装システムの従来の構成要素であり、高機能実装システムはメモリプロセス及びリアルタイム計算プロセス及びリアルタイム制御プロセスを提供して、ベースバンドプロセッサに組み込まれるホストされるソフトウェア形態を実現する。
【０１３７】
上記図１０において説明した周波数及び時刻同期サービスは、帯域内または帯域外パケットデータ・シグナリング・インターフェース及び通信インターフェースによって提供することができる。全てのこれらのサービス機能はシリアル通信モジュール１０１９に実装される。このモジュール１０１９は更に、信号パルスを物理レイヤで記録し、測定して、時刻に更に正確にマークを付ける。このステップでは、時刻を高レイヤ・イベント（higher layer event）のタイミングに基づいて記録することにより生じる内部タイミング変動を回避することにより精度を高めることができる。ユニットタイミング機能の全てを、リモート受信機クロック復元モジュール１０１６からの出力１０１４によって制御して、同期演算をクライアント受信機のロジック部において確実に行なう。
【０１３８】
図１１Ａ及び１１Ｂは、データベースにＩＰデバイスの位置を収集するプロセスを示す単一フローチャートを示し、このプロセスは、初期リクエストから始まって、デバイスの位置が判明しない、または推定されない場合のデバイスの位置を特定する。例を示すために、ＩＰネットワークに接続されるＶｏＩＰ電話機が位置データをＧＰＳ衛星から収集する形態をフローチャートに従って説明する。なお、ネットワークを通じて相互接続することができる他のタイプのデバイス、及び他の測位システム及びこれらのシステムの等価物も本発明の技術範囲に含まれる。
【０１３９】
第１ステップでは、位置特定タスクルーチンを呼び出す（ステップ１１０１）。このタスクは、電源サイクル、ネットワークとの再接続、またはローカルネットワークの構成の変更のような特定イベントの後に、ＶｏＩＰ電話機によって呼び出すことができる。ＶｏＩＰ電話機は、事前に保存されている宛先ＩＰアドレスを取得する、または保有し、宛先ＩＰアドレスによってトレース・ルート・タスクが開始される。タスクは、所定の時間が、位置確認が行なわれることなく経過した後に、ＶｏＩＰ電話機、ピアリングポイントサーバ、またはモデルサーバによって呼び出すこともできる。次のステップでは、ＶｏＩＰ電話機とモデルサーバとの間のトレース・ルート１１０２を実行する。トレース・ルート１１０２はＶｏＩＰ電話機が作動し始めるときに開始することができる。トレース・ルート１１０２を完了した後、ＶｏＩＰ電話機はトレース・ルート１１０２の結果をモデルサーバに送信することができる。トレース・ルート１１０２は、信号をＶｏＩＰ電話機から受信するときに、モデルサーバによって開始することもできる。この場合、トレース・ルート１１０２の結果はモデルサーバに直接返される。
【０１４０】
モデルサーバはこの情報を使用して、ルータデータベース（群）を探索して粗精度地理基準を求め（ステップ１１０３）、次にエンドデバイスに地理的に最も近いとして特定されるルータの物理位置に関連する適切な信号モデル補助パラメータを適用する（ステップ１１０４）。次に、モデルサーバは適切な近接プライマリ及びセカンダリ時刻／周波数サーバを、位置を判定する対象となるＶｏＩＰ電話機に割り当てる（ステップ１１０５）。
【０１４１】
次のステップでは、校正ストリームタスクを開始して、転送時間間隔にマークを付け、転送時間間隔をシンボル化するために使用される正確な送出時間間隔のパケットをリモートデバイスに向けて送出する（ステップ１１０６）。このステップは、一旦、ピアリングポイントサーバが割り当てられる（ステップ１１０５）と、ＶｏＩＰ電話機によって実行される。次に、割り当てられたピアリングポイントサーバは校正ストリームをＶｏＩＰ電話機に送信する（ステップ１１０７）。ピアリングポイントサーバは、時刻及び周波数基準パケットストリームを、ネットワークセグメントを通ってピアリングポイントサーバから、この時点で、既知のＩＰアドレスによって区切られているＶｏＩＰ電話機に送信して（ステップ１１０７）、共通の、または安定なルートを一方向または両方向に確認する。これによってチャネルを、完全性検査が正しく行なわれているかどうかに関して調査する（ステップ１１０９）。受信機はストリームパケット到着時間間隔をＶｏＩＰ電話機において測定する（ステップ１１０８）。更に多くのサンプルが収集されると、ＶｏＩＰ電話機は、非常に多くのサンプルによって形成される統計分布を、転送時刻及び周波数プロセスの完全性に関して検査する（ステップ１１０９）。
【０１４２】
検査１１０９では、適切な誤差基準に収まる平均遅延を推定するために適する分布完全性基準を使用する。判定１１１０を、検査の結果に基づいて行なう。基準が満たされない場合、プロセスを再開し、ステップ１１０６に戻る。基準が満たされる場合、ストリームを収束性に関して、または平均基準間隔遅延の推定分解能の向上率に関して、パケットストリーム到着時間間隔遅延サンプルに基づいて検査する（ステップ１１１１）。この向上率が、適切な収束率の基準に収まる（ステップ１１１２）場合、微細な平均遅延の測定を行なう（ステップ１１１３）。この向上率が基準に収まる（ステップ１１１２）場合、ＶｏＩＰ電話機は更に、最新の補助データを要求するリクエストをモデルサーバに送信する（ステップ１１１４）。モデルサーバは最新の補助データを作成し（ステップ１１１５）、次に当該データをＶｏＩＰ電話機に送信する（ステップ１１１６）。
【０１４３】
一旦、微細な平均間隔が測定されると（ステップ１１１３）、次のステップでは、補助データ周波数及びスケーリング情報を適用して正しいクロック基準を生成し（ステップ１１１７）、ＶｏＩＰ電話機内のリモート受信機を校正する（ステップ１１１８）。
【０１４４】
次のステップでは、標準のリモート受信機補助タスクを開始し（ステップ１１１９）、現在の衛星補助及び時刻／周波数データ、及び関連する衛星軌道及びドップラー／ナビゲーションデータをモデルサーバから取り出す。このデータの取り出しはＶｏＩＰ電話機が、衛星軌道及びドップラー情報を含む最新の補助データを要求するリクエストをモデルサーバに送信する（ステップ１１２０）ことにより行なわれる。モデルサーバは、リモート受信機デバイスに最も近接して関連付けられる地理的基準点を計算する（ステップ１１２１）。
【０１４５】
モデルサーバは、上に説明したネットワーク地点特定ステップ（network geographic steps）によって特定される場所に到着するモデル信号を計算する（ステップ１１２２）。これにより、モデルを信号パラメータに落とし込むことができる。次に、この情報をＶｏＩＰ電話機に送信する（ステップ１１２３）。
【０１４６】
次に、ＶｏＩＰ電話機は信号パラメータを処理し（ステップ１１２４）、変換し、更にパラメータデータを適用する（ステップ１１２５）。次に、ＶｏＩＰ電話機内のリモート受信機は人工衛星（ＳＶ）信号または信号群を獲得する（ステップ１１２６）。獲得信号に基づいて、疑似距離測定を各ＳＶに関して行なう（ステップ１１２７）。位置算出値を推定するために最低限の数の高精度疑似距離が測定されていない（ステップ１１２８）場合、ＶｏＩＰ電話機は、受信機が移行する対象のスパース・セット・キープ・アライブ（sparse set keep alive ）・ルーチンを呼び出して（ステップ１１２９）、新規のＳＶ信号を適宜調査するアクティブ状態になる。再度、タスクを開始する（ステップ１１１９）ことにより、この操作をモデルサーバデータに基づいて行ない、獲得可能性を高くすることができる時宜を得た次のＳＶ信号値に関する簡易予測を行なう。同じプロセスは、最適信号を、適切な位置における将来時点のＳＶ捕捉タイミングに基づいて調査することにより繰り返される。或る場合においては、これらの信号は数分後に検査される。
【０１４７】
位置算出値を推定するために最低限の数の高精度疑似距離が測定されている（ステップ１１２８）場合、ＶｏＩＰ電話機は疑似距離を捕捉し、保存することができる（ステップ１１３０）。次に、疑似距離（ＰＲ）情報及び搬送波対雑音比情報の両方を、モデルサーバにネットワークリンクを通じて転送することができる（ステップ１１３１）。次に、モデルサーバは推定位置だけでなく、算出値に関する信頼性レベルを計算し設定する（ステップ１１３２）。一旦、位置が推定精度基準を満たすと、次のステップでは、位置及びＶｏＩＰ電話機情報を特定済み位置データベースに転送する（ステップ１１３３）。モデルサーバに転送される（ステップ１１３１）情報は、開始時のトレース・ルートデータ及び時間遅延分布データの副産物を含むことができる。このデータはリモート受信機に関する位置データの一部分として保存される（ステップ１１３３）。推定位置はモデルサーバからＶｏＩＰ電話機に転送して、ＶｏＩＰ電話機自体の内部に保存することができる（ステップ１１３４）。
【０１４８】
上に述べたように、キープ・アライブ（接続が有効であることを確認するために定期的に行なわれる通信）プロセス１１２９を呼び出すことができる。このプロセスを図１２のフローチャートに示す。
【０１４９】
このプロセスでは、リモート受信機のアクティブ状態を定常的に調査するだけでなく、位置特定タスク（または、多くの場合、短時間の再チェック位置特定タスク）をイベント駆動基準に基づいて呼び出す。イベント駆動基準は、電源サイクル変化の検査（ステップ１２０２）、ネットワークルータ接続またはネットワークスイッチ接続の検査（ステップ１２０３）、またはイーサネットまたはＷｉＦｉ接続のような即時接続の検査（ステップ１２０４）を含むことができる。
【０１５０】
更に、キープ・アライブ・ステータス・レジスタをプログラムして、イベント駆動ステータス変化に関係なく、位置ステータスを定期的にチェックする（ステップ１２０５）。ステップ１２０２，１２０３，１２０４，及び１２０５における状態を変化させるように構成される条件を判定ステータスステップ１２０６に転送する。キープ・アライブ・レジスタ及び他の一つのイベント駆動レジスタが変化した場合、判定ステップ１２０６では、受信機に指示して受信機を休止待機状態（ステップ１２０１）にする。受信機のイベント駆動ステータスまたはキープ・アライブ・ステータスが状態変化（例えば、デバイスの接続の遮断、電力の損失など）を示す場合、判定ステップ１２０７での検査によって、外部通知プロセスが始まる。
【０１５１】
外部通知プロセスはイベント駆動変化１２０７の後に始まる。キープ・アライブ・ステータス間隔を、情報の記録を行なう（ステップ１２０９）近接サーバ及びバックアップピアリングポイントサーバで維持されるログに送信する（ステップ１２０８）。その後、必要に応じて、モデルサーバを収容する処理センターの指示を受けると、記録データを中央データベースにアップロードする（ステップ１２１０）。情報を位置特定データベースに記録し（ステップ１２１１）、位置特定データベースはセントラルポイントのポリシー及び他のネットワーク管理設定に基づいて、更新命令を生成し（ステップ１２１２）、当該命令をＶｏＩＰ電話機に送信する。次に、ＶｏＩＰ電話機は更新サイクルを調整する（ステップ１２１４）、または更新サイクルを現在のデフォルト設定のままとする。
【０１５２】
図１３は、ＶｏＩＰ電話機のリモート受信機が、この構成が使用されるエンドデバイスにおいてホストされる、または共有されるリソースの利用可能性を検査するスタートアッププロセスを示している。ステップ１３０１では、前に説明したＶｏＩＰ電話機の位置特定タスクを開始する。位置特定タスクを開始するために、受信機はホストの共有デジタル信号処理リソース及び関連するメモリリソースを獲得する必要がある。第１ステップでは、デジタル信号処理（ＤＳＰ）リソース及びマイクロプロセッサホストリソースを利用して位置特定タスクを実行することができるかどうかを判断する（ステップ１３０２）。これらのリソースが利用可能である場合、次のステップでは、マイクロプロセッサを用意し（ステップ１３０３）、メモリマップの検査を実行する。この検査によって、ホスト・インタラプト・ステータス（host interrupt status ）がクリアされると（ステップ１３０４）、ＶｏＩＰ電話機を準備ステータスにすることができる。このプロセスでは、共有リソースの利用可能性を検査し、リソースの初期化を行なって完全性を確保する。リソースがステップ１３０２またはステップ１３０４で行なわれる判定が示すように利用することができない場合、プロセスは待機ホスト・プロセッサ・インタラプト・クリア表示（await host processor interrupt clear indication ）と呼ばれる待機状態１３０６に進む。一旦、リソースがクリアされると、プロセスは開始ステップ１３０１から始まる形で繰り返すことができ、リソースが利用可能である場合、プロセスを終了させることができ（ステップ１３０８）、ＶｏＩＰ電話機を位置特定タスクの性能に関する準備ステータスにすることができる。
【０１５３】
図１４は、時刻分散観測機能（以下に詳細に説明する）を利用して、リモート受信機位置特定精度を向上させるために到着信号を最適に選択する動作を調査するプロセスを示している。上記説明した標準の初期位置特定タスクフローを実行する。受信機が位置特定解を第１確度レベルで標準プロセスにより通知している事例では、ＶｏＩＰ電話機はモデルサーバ・フォローアップ・タスク（model server follow up task ）を呼び出すことができる（ステップ１４３０）。次に、モデルサーバは、位置に関する一つ以上の最適なＳＶ（人工衛星）を選択して（ステップ１４０４）、地理的誤差をＧＰＳ衛星に関する従来の公知の軌道モデルを使用して小さくすることができる。地理的誤差を最小にし、かつＶｏＩＰ電話機に送信される（ステップ１４０５）補助命令を形成する最適候補が選択される。簡易判定ステップ１４０７を実行して、基準またはポリシーリミットに対する獲得信号の充足度を求める。充足度が十分である場合、ＶｏＩＰ電話機はＳＶ信号を上述のように処理し、信号データをモデルサーバに送信する（ステップ１４０９）。次に、モデルサーバはリモート受信機に関する位置レコードを更新する（ステップ１４１０）。充足度が十分ではない場合、ＶｏＩＰ電話機は再度、ＳＶの捕捉を、ポリシーリミットを上限として試みる（ステップ１４０８）。
【０１５４】
図１５は、追加の衛星信号の利用可能性、及び位置精度を前に述べた長距離ベースライン受信方式を使用して実現するプロセスを示すフローチャートである。長距離ベースライン受信とは、全てが近接配置される複数のリモート受信機（複数のＶｏＩＰ電話機のような）からの観測値を合成することにより位置を推定することを指し、当該位置は、これらの受信機が共通のＩＰアドレス指定ルータ、またはスイッチデバイスをパケットデータネットワークにおいて共有する場合の観測値によって求まる。長距離ベースライン機能は通常、全てが共通のルータまたはスイッチに接続される形で展開される非常に多数のＶｏＩＰデバイスを有する企業ネットワーク及び国際ネットワークに適用される。
【０１５５】
長距離ベースライン方式では、分散配置される受信機からの測定値を合成するために、未知の「ベースライン」、または中間ネットワーク接続及び受信機と共有デバイスとの間の距離によって生じる或る誤差を（理想的な受信誤差と比較して）許容する。従って、長距離ベースラインによって、複数の観測値を合成して、これらの観測値が或る値に合成される場合の値だけずれる物理距離誤差が付加され、これにより、個々の受信機に比べて高い精度の推定位置が得られる。実際、ベースラインは普通は短距離（多くの場合、中心位置から水平に１００メートル未満）にまたがり、リモート受信機を収容する建物が位置する通りの住所を特定するためには許容される。
【０１５６】
前に説明した位置特定プロセスの間に、受信機が不十分な数の衛星カウント、または到着時刻に基づく不完全な疑似距離測定値を保有する場合、現在の疑似距離セットの不完全性を考慮に入れた位置特定タスクを開始することができる（ステップ１５０１）。次のステップでは、時刻分散観測タスクを全て遂行することができる（ステップ１５０２）。時刻分散観測タスクによって、汎用サービス基準に基づく位置精度が向上しない場合、クエリーを開始して、同じルータアドレスに接続され、かつ関連する他のリモート受信機を探し出す（ステップ１５０３）。他のリモート受信機が存在しない場合（ステップ１５０４）、デバイス位置は「粒度が細かい（less granular ）」として定義され、デバイス位置の精度は別の位置特定方法によって上げることができる（ステップ１５０５）、および／またはデバイス位置は時刻分散観測タスクに返すことができる。次に、粒度が細かい位置（granular location ）は、近似位置を表示する位置特定データベースに転送することができる。
【０１５７】
他のリモート受信機が存在する場合（ステップ１５０４）、モデルサーバは、共通ルータアドレスを持つ他の受信機に関する疑似距離情報を関連付けることができる。次に、合成疑似距離情報を、これも同じルータまたはスイッチに共通に接続される２つ以上の使用可能な受信機に渡って数学的に検査して、最適パラメータを求めて接続デバイスの位置を判定する（ステップ１５０７）。この最適化ステップは計算タスクであり、このタスクでは、幾何学的配置、信号強度、疑似距離の集合全体の信号品質を考慮に入れて、最良の合成算出値を利用可能な余剰情報に基づいて求める。次のステップでは、異なるベースライン間距離を適用して真の位置の更に正確な推定値を生成し、異なるベースラインによる距離推定値をスケーリングする（ステップ１５０８）。これらの値が特定のセパレーション値に収束する場合、このセパレーション値を全ての値に適用し、次のこれらの値を位置特定データベースに暫定的に保存する（ステップ１５０９）。この方法を使用して求めた位置が、中心位置（すなわち、対象建物の中心に近いポイントであり、このポイントは多くの場合、対象建物の通りの住所に変換される）の方のマルチ受信機の見掛け上の位置を与える。
【０１５８】
新規の位置推定値は、複数の長距離ベースライン連結受信機（long baseline linked receivers）のうちの一つ以上において能動的に検査することができる。この処理は、前に説明した共通位置特定タスクを呼び出すことにより行なわれるが、この場合、更に正確な新規位置を長距離ベースライン位置特定プロセスの結果として推定して目標ＳＶ信号を獲得する（ステップ１５１０）。これによって十分な数の衛星信号を獲得すると（ステップ１５１１）、疑似距離データをモデルサーバに転送する（ステップ１５１３）。
【０１５９】
十分な数の既知のＳＶを依然として観測することができない場合（ステップ１５１１）、獲得処理（ステップ１５１０）をプログラムリミットに達するまで再試行する（ステップ１５１２）。プログラムリミットに達するが、位置を完全に分解するまでには至らない場合、この情報を長距離ベースライン位置特定タスク試行（long baseline position task attempt ）の指示と共にモデルサーバに転送する（ステップ１５１３）。疑似距離データをモデルサーバに転送した（ステップ１５１３）後、位置特定データベースに格納される位置を更新する（ステップ１５１４）。十分な数の既知のＳＶを観測しなくても位置を更新した場合には、プロセスを獲得ステップ１５１０に戻して位置を、十分な数のＳＶ（人工衛星）疑似距離に関して再検査することができる。この再帰ステップは、異なる永続的なリトライリミットを持つ個別プロセスとして管理される。
【０１６０】
上に説明した長距離ベースライン法は、例えば受信機が、衛星信号の受信が制限される建物の内部に位置する状況において有用である。一般的に、多くの法人建物の内部で動作するデバイスは、ＧＮＳＳ信号を建物の直ぐ外で捕捉するように設計される受信機よりも５０ｄＢも高い感度を必要とするので、補助及び処理利得は、建物内部での信号の減衰を相殺するために必須である。木造家屋における損失は相対的に小さく、信号レベル及び同時衛星受信レベルはともに相対的に高いので、位置算出値精度が向上する。一般的に、ネットワーク接続デバイスは移動することができる、または好きな場所に移動して使うことができる。或る場合においては、このようなデバイスは、異なる大きさの信号減衰が生じる環境の間を移動することになるので、受信が非常に難しくなる。ここに説明するように、建物内に収容されるデバイスは、自律的な（携帯型の）デバイスまたはモバイルネットワーク支援デバイスに関して最適化される他の技術よりもずっと小さいレベルで信号を獲得する必要がある。
【０１６１】
次に、上に述べた時刻分散形態について更に詳細に説明する。一般的に非常に少ないＳＶ信号しか、従来方法を使用する位置算出のために利用することができない普通の事例は、受信機が、同時に利用可能な非常に少ない数の衛星信号が到着してポイント位置を分解する構成の建物の内部に位置する場合である。考察対象のネットワーク接続デバイスは普通、移動することがない（または、無線の場合には、アクセスポイントが固定される）ので、この方法は、特に周囲環境によって最小限の４つの衛星を同時に捕捉することができない場合に、すなわちリモート受信機デバイスの３次元位置を分解するために必要な従来の最小観測可能数の衛星を同時に捕捉することができない場合に、位置算出値を分解する確率を非常に高くすることができる。本発明の一つの態様では、リモート受信機が長期間に渡って移動することがないアプリケーションにおいて、強度の下がった信号を獲得する時間を長くすることができる。この態様では更に、観測時間を長くして、異なる地理的位置の相対的に多くの衛星を捕捉して相対的に精度の高い位置算出値を生成することにより、精度を高めることができる。別の特徴として、ＧＮＳＳ衛星信号を一つの獲得セッションに対してたった一つしか利用することができない場合に、リモート受信機は相対的に多くの時刻分散測定値を蓄積して編集することができる。
【０１６２】
この方法を使用して、個別のＧＮＳＳ信号測定の回数を増やして精度を更に高めることもでき、測定の回数を増やさない場合には、最適とは言えない地形に遭遇する場合に、マルチパス信号歪みが発生する場合に、またはＧＮＳＳ信号が強力なジャミング信号となって微弱信号が隠れてしまう場合に、好ましいとは言えない信号レベルによって精度が下がってしまう。これらの事例は普通、ＩＰデバイスまたはＶｏＩＰデバイスが建物内に位置する場合に発生し、このようなデバイスはネットワークプラント内でケーブル接続される、または短距離無線アクセスポイントによって接続され、かつアクセスポイントが固定される（位置は、無線アクセスポイントの通信範囲内にアクセスポイントから短い距離だけ離れて配置されるリモート受信機によって与えることができる）。
【０１６３】
観測時刻を分散させることにより、信号処理利得が従来の「スナップショット」取得受信機（この場合、デバイスを事前に配置することができる）に対して追加される形で生成される。
【０１６４】
受信機信号測定時刻の範囲を拡大し、かつ過剰な誤差を生じさせることがないようにするために、重要な局面では、リモート受信機発振器の「ずれ」またはクロック「バイアス」の値を制御し、当該値を記録し、更に当該値を各ＧＮＳＳ信号獲得イベントで補正する。クロックバイアス（時計誤差）は、発振器が既知の周波数に校正されていない場合に、または発振器が前に校正したポイントから未知の割合だけドリフトし、従って未知の期間ずれがＧＮＳＳ時刻に対して生じる場合に発生する。従来の技術では、別の衛星の獲得時刻を使用し、他の獲得信号を別の衛星の時刻に修正して校正する。
【０１６５】
このようなバイアスまたは「ずれ」は、バイアスによって時刻進み（time contraction）、または時刻遅れ（time lengthening）が通過時刻測定値に取り込まれるので、疑似距離測定及び推定プロセスから分離することができない。クロックバイアスを制御するために、上に説明した時刻／周波数配信システムを使用してマイクロ秒以下の精度でリモート受信機時刻の値を記録する、リモート受信機時刻の値にタイムスタンプを押す、または「時刻タグを付ける」。実際の公衆ネットワークエンドポイントは、往復遅延を測定するために設計されるピアリングポイントサーバを通じて測定することができ、リモート受信機が使用する実際のＧＮＳＳ時刻誤差を１００ナノ秒未満の校正値にまで小さくするように機能することができる。
【０１６６】
このわずかな大きさだけ変位させることによって、十分な確度の記録時刻精度がリモート受信機の場所で実現し、発振器クロックバイアスに起因する、個々のパスによる距離の誤差を３０メートル未満に小さくすることができる。更に広く地理的に分散した測定値を収集すると、個々の測定誤差が蓄積されることによる影響が、ナビゲーションモデル及びそれに続く計算プロセスを利用して得られる結果に現われなくなる。
【０１６７】
各ネットワークセグメントの帯域能力以外では、実際の誤差値は、リモートエンドポイントと、接続先のピアリングポイントサーバとの間のルータホップ及びルートセグメントの数によって変わることになる。ここに開示する値は、代表的な数のホップ及びルートを使用してピアリングポイントの場所を選択する実際の測定値を表わし、ピアリングポイントの場所が選択されない場合には、適切にホップ／ルートに制約を付けて、実用的なコスト及びネットワークエンドポイント通信の両方を達成する。
【０１６８】
ＧＮＳＳ衛星は定常的に移動して、同じ衛星でも衛星の新規の形態を眺めることができ、時間が経過すると、ＧＮＳＳ衛星は、一時的に固定される形態を採る移動型リモート受信機、または半永久的に固定されるリモート受信機の視野に入るようになる。衛星が移動すると、相対的に多くの衛星信号を捕捉しようとする試行機会を新たに持つことができ、これによって今度は、システムの処理利得を高めることができ、この利得は、前に説明したコヒーレント積分処理利得、及びインコヒーレント累積積分処理利得に加算することができる。概観すると、ＧＮＳＳ信号レベルの変動は、ＧＰＳ及び直接衛星無線送信に関して実験的に測定されるように、建物内部で大きく変わり、信号レベルは５〜２０ｄＢもの大きさで数分間の間に変化する。
【０１６９】
従来の発振器の経時ドリフトが２〜５ｐｐｍもの大きさを示し、かつ補正されないことにより、疑似距離測定の不確実性が数百メートルにも達する。位置を生成するために、各疑似距離測定値は一つの共通基準座標系に変換して扱う。このような座標系におけるこれらの経路を以下にＰＲ１，ＰＲ２，ＰＲ３，．．．ＰＲｎと表記し、これらの記号は、衛星とユーザ受信機との間を光速と同じ速度で移動する信号に基づいて測定される、特定の衛星信号の通過時刻のずれ（transit time offsets）を表わす。これらのパスは次式のように計算される。
【０１７０】
ＰＲ１＝［（ｘ１−ｘｕ）２＋（ｙ１−ｙｕ）２＋（ｚ１−ｚｕ）２］＾０．５＋Ｂｔ１
ＰＲ２＝［（ｘ２−ｘｕ）２＋（ｙ２−ｙｕ）２＋（ｚ２−ｚｕ）２］＾０．５＋Ｂｔ２
ＰＲ３＝［（ｘ３−ｘｕ）２＋（ｙ３−ｙｕ）２＋（ｚ３−ｚｕ）２］＾０．５＋Ｂｔ３
．．．
ＰＲｎ＝［（ｘｎ−ｘｕ）２＋（ｙｎ−ｙｕ）２＋（ｚｎ−ｚｕ）２］＾０．５＋Ｂｔｎ
上式において、３次元基準座標系は、共通原点を持つ３つの相互に直交する次元を表わすｘ，ｙ，及びｚによって定義される。また、数字の添え字は次元値を示し、次元値は周回している各人工衛星軌道位置に関連付けられ、かつ衛星の３次元位置及びユーザ位置を含む共通基準座標系を使用する。また、「ｕ」の添え字はユーザ受信機デバイスに関連する３次元値を指す。また、Ｂは、特定時刻に１メートル当たり３ナノ秒がプラスまたはマイナスされる時間に相当するクロックバイアスである。
【０１７１】
幾何学解析及び線形代数解析を適用してユーザ位置を、個々の経路距離、疑似距離値から推定される量、及び頭上の衛星の真の位置を表わす既知の次元値に基づいて分解する。この方法はこの技術分野の当業者には公知である。粒度が細かい現在の衛星位置は、基準ソースに基づいて求められ、モデルサーバに各時点で配信される。
【０１７２】
クロックバイアスの添え字ｔ１，ｔ２，ｔ３，．．．ｔｎは測定済みの記録クロックバイアス時刻誤差（適切な時刻タグメッセージに記録される）を指し、この時刻誤差は絶対時刻に、または別の形態では、標準基準時刻のずれに関連付けられ、これにより、この特定の疑似距離測定値がリモート受信機に記録された時刻にマークを付ける。この誤差値を使用して、クロックバイアスによるゼロ誤差に対する見掛け上の時刻ずれを最終的に補正する。
【０１７３】
これらの距離は、「粗い（coarse）かつ細かい（fine）」疑似距離（ＰＲ）測定値の一般式により、次のようにして求められる。
全ＰＲ測定値（ＰＲｎＴ）＝CoarseのＰＲ因子＋FineのＰＲ因子
全ＰＲ測定値＝Ｚ-カウント＋ナビゲーションビットの数（×２０ミリ秒）＋Ｃ／Ａコードエポックの数＋Ｃ／Ａコード位相状態全体の数＋Ｃ／Ａコード位相の一部
送信リンクの両端で直接参照することができるクロックを使用して直接測定される場合、これらの項は次式のように短縮することができる。
【０１７４】
ＰＲｎＴ＝ｃ（ｔｕ−ｔｓｎ）
上式において、ｃは光速（２．９８×１０＾８メートル／秒）に等しく、ｔｕはユーザ受信機で観測される衛星ｎの信号の正確な受信時刻に等しく、ｔｓｎは、衛星ｎから送出される信号の発信の正確な時刻に等しい。パス分解能が最高である場合、関連する時刻に、各人工衛星の１０２３−ビットＣ／Ａコードエポックを相関させることにより検出される、すなわちコード位相ビット幅の非常に小さい幅にまで分解する機能を備える方法により検出される共通の基準変調偏移ピークでマークする。通過経路の距離測定に関する上述の非常に簡単な表記式では表現されない疑似距離時刻測定はこの技術分野の当業者には公知である。
【０１７５】
ここに説明する正確な配信方法を用いて、本方法では、タグを、個々のＧＮＳＳ信号獲得イベントごとに使用し、続いて、正確な誤差補正値を関連する各疑似距離測定値に適用する。実行可能な種々の実施形態の中でもとりわけ、各信号獲得セッションの最後で、共通のシステム全体時刻標準、通常はＧＮＳＳ時刻を基準とする時刻マークを付ける、または「タイムスタンプ」を行ない、ＧＮＳＳ時刻を使用して、見掛け上の疑似距離測定値を真の距離値に最終的に補正することができる。
【０１７６】
この時刻タグは、ここに説明する高精度の時刻転送方法を使用して分解される。この方法は、一定の既知のパケット到着時間間隔で送信されるストリーミングパケットのセッションにおいて、シンボル化され、符号化され、チャネルを通じて送信され、次に復号化される時間間隔を統計的に求める処理を使用する。上に述べたように、この方法では更に、ピアリングポイントサーバを注意深く配置することにより、これらのサーバが、各サーバのネットワーク領域に含まれる非常に多くのリモート受信機デバイスの非常に近くに（極めて近くではないが）位置するようにする。典型的な例は、大都市エリアまたは広域的な地域エリアに対して展開される一つ、または２つのサーバである。このような構成では、時刻配信精度、及び関連するリモートデバイス時刻の不確かさは容易に管理可能な値に保持される。
【０１７７】
この技術分野において参照することができる技術文献は、高精度時刻転送は非同期ネットワーク媒体を通じて行なうことができ、かつこの技術分野には非常に有用であることを実証している。同様のパケットストリーミング測定信号、及びタイムスタンプメッセージを往復接続を行なって転送する適切な時刻復元方法を使用して、これらのシステムは１２０ナノ秒未満の高精度誤差レベルを、測定値を頻繁に取り込むことにより達成することができる。
【０１７８】
図１６は、通過時刻及び測定プロセスを示す模式図である。非常に長い時刻分散信号観測区間に生じるリモート受信機のクロックバイアス（時計誤差）を抽出し、次に補正するプロセスに注目する。模式図を２つの主要セクションに分割する。リアルタイムセクション１６００は、長期間に渡って採取される衛星信号及び測定値を表わし、水平軸１６０１は衛星時刻を表わす。仮想セクション１６２３は、時刻分散観測値を合成して位置特定を行なう様子を示す模式図である。
【０１７９】
時刻Ｔ１では、Ｃ／Ａエポック信号は、第１衛星１６０７から、ナビゲーションビットを含み、かつ２０個のこのようなＣ／Ａエポックを正確に含む繰り返しサブフレーム時刻によって刻み込まれた或る正確な時刻に送出され、第１衛星１６０７の連続時刻によって表わされる。この模式図では、上側セクション１６０５の要素は衛星による信号の送信に関するものであり、下側セクション１６０６の要素は受信機による衛星信号の受信に関するものである。信号は受信機が、信号が送信された後、短時間が経過する時点で受信する。この様子は、第１衛星１６０７からの信号の実際の受信期間１６０８の第１時刻Ｔ１からの「ずれ」によって表わされる。第１信号の実際の受信期間１６０８とＴ１との間の距離は、信号通過時間に相当する。各通過時間はパス遅延（path delay）によって異なってくる、すなわち信号受信の正確な時刻における衛星とリモート受信機位置との間の真の距離によって変わる値だけ異なる。
【０１８０】
しかしながら、内部クロックが不正確である、または内部クロックに「ずれ」が生じているので、受信機は第１衛星１６０７からの信号に、第１衛星１６０７に関する測定受信期間１６１０によって示される期間に信号を受信するものとしてタイムスタンプを押す。受信機は、ピアリングポイントサーバと前に説明した手順に従って情報を交換することにより校正されているので、受信機は時刻Ｔ１で生じる或る大きさの「ずれ」１６０９に相当する時刻にタイムスタンプを押す、または「ずれ」１６０９の大きさを記録することができる。この例では、クロックバイアス（時計誤差）１６０９が生じることによって、受信機は、測定受信期間１６１０を、実際の受信期間１６０８よりも早い時刻に受信するものとして認識し、記録してしまう。
【０１８１】
更に別の複数の衛星信号が視野に入り、これらの信号の強度が検出可能なレベルにまで時刻Ｔ２に上昇する。時刻Ｔ２では、２つの衛星信号を受信機が受信する。信号１６１１は第２衛星から送信され、信号１６１２は第３衛星から送信される。これらの信号は衛星時刻で、第２衛星１６１１からの信号に関する実際の受信期間１６１３、及び第３衛星１６１２からの信号に関する実際の受信期間１６１４に受信される。受信時刻１６１３，１６１４の差は、第２衛星と受信機との間の距離、及び第３衛星と受信機との間の距離が異なることに起因する。しかしながら、内部クロックが不正確である、または内部クロックに「ずれ」が生じているので、受信機は第２衛星１６１１及び第３衛星１６１２からの信号に、測定受信期間１６１６，１６１７によってそれぞれ示される期間に信号を受信するものとしてタイムスタンプを押す。受信機は、ピアリングポイントサーバと前に説明した手順に従って情報を交換することにより校正されているので、受信機は時刻Ｔ２で生じる或る大きさの「ずれ」１６１５に相当する時刻にタイムスタンプを押す、または「ずれ」１６１５の大きさを記録することができる。なお、この「ずれ」は時刻Ｔ１で生じた「ずれ」とは異なるものである。ピアリングポイントサーバと情報を交換することにより、受信機は衛星時刻を基準とする受信機の校正値を維持することができる。
【０１８２】
最後に、時刻Ｔ３で、第４衛星１６１８からの信号を実際の受信期間１６１９に受信する。ここでも同じように、内部クロックが不正確である、または内部クロックに「ずれ」が生じているので、受信機は第４衛星１６１８からの信号に、測定受信期間１６２１によって示される期間に信号を受信するものとしてタイムスタンプを押す。なお、この「ずれ」１６２０は、時刻Ｔ１及びＴ２で生じた「ずれ」の値から変化しており、符号が変化しているのは、測定受信期間１６２１が信号の実際の受信時刻の後に受信するものとして認識されるためである。
【０１８３】
既知のＧＰＳ受信機、特にコンシューマ向けの受信機は普通、高精度のタイミング設定機能を持たないので、複数のＧＰＳ衛星信号を同時に受信して位置特定を行なう必要がある。このようなシステムでは、複数のＧＰＳ衛星信号を同時に獲得することにより、高精度のタイミング設定機能を持たなくて済むようにしている。このようなシステムは、時刻分散位置特定を行なうことができない。その理由は、時刻分散測定値をどのように収集しても必ず、校正されていない信号を獲得することになり、１６２６で示すようなイベントが生じてしまうからである。これとは異なり、ここに説明する実施形態は、校正機能を実行するので信号取得時刻にタイムスタンプを押し、従って全セットの補正済み疑似距離測定値１６２５を再構成する、または計算することができる。この全セットの疑似距離測定値１６２５に基づいて、正確な位置特定を、既知の時刻基準１６２４に送出された信号を使用して行なうことができる。
【０１８４】
ここに説明する方法を使用して全ての測定値を補正する処理では、未補正の各測定値１６１０，１６１６，１６１７，１６２１を取り込み、ローカルクロックバイアス（時計誤差）を記録し、次にこのローカルクロックバイアスを、時刻及び周波数をネットワークを通じて配信することにより供給されるローカルクロック校正値と比較する（または別の構成として、クロックを補正することにより局所発振器を直接調整する）。変動１６０９，１６１５，１６２０として示されるバイアス、及び原因となる時刻ずれを次に使用して、リモート受信機の発振器を直接補正し、リモート受信機での値を調整するか、または補正値をモデルサーバに送信し、この補正値をモデルサーバにおいて提示される最終位置算出値に適用する。
【０１８５】
ＧＰＳシステムの正確な時刻基準が既知である場合、信号の受信先である各衛星からの正確な距離が判明する。例えば、第１衛星からの信号は、デバイスが、既知の空間ポイントに位置する第１衛星から一定距離に位置することをデバイスに通知する役割を果たす。この一定距離によって球面が画定され、この場合、デバイスは当該球面のいずれかのポイントに位置することができる。第２衛星からの信号によって第２球面が画定される。第１及び第２球面の交差部分は円を形成し、この場合、デバイスは当該円のいずれかのポイントに位置することができる。第３衛星からの信号によって第３球面が画定される。第１、第２、及び第３球面の交差部分によって２つの空間ポイントが決まる。一般的に、これらの２つのポイントのうちの一方は、地球の表面かまたは表面の近傍に位置し、ＧＰＳデバイスに関する位置算出値として使用される。このようにして、通常の商用ＧＰＳ信号は、一旦、デバイスが複数のＧＰＳ衛星のうちの３つの衛星からの距離を認識すると、位置算出値を導出することができるような役割を果たす。この距離を認識するために、デバイスは正確な時刻基準を持つ必要がある。この基準は第４衛星信号から求めることができる。計算を４つの信号に対して行なうことにより、商用ＧＰＳデバイスは時刻基準を求め、位置を算出することができる。
【０１８６】
説明した実施形態におけるように、受信機が、衛星信号に基づいて求める必要がない時刻基準を持つ場合、当該受信機は相対的に少ない受信衛星信号を使用して位置算出を行なうことができる。別の表現をすると、ここに説明する実施形態は、３つの衛星信号に基づいて位置算出を行なうことができる。更に、ここに説明する実施形態が４つの衛星信号を受信する場合、第４信号を使用して位置算出値の精度を高めることができるので、どのような数の信号が与えられても、ここに説明する実施形態は相対的に精度の高い位置算出値を生成することができる。
【０１８７】
更に、ここに説明する実施形態は地球を第３球面として使用することができるので、位置算出を行なうためには２つの衛星信号しか必要にならない。地球を第３球面として使用する場合、地球の表面の一般的に２つのポイントは、２つの衛星信号によって画定される球面と地球球面との交差部分によって定義される。この場合、ＩＰネットワークから得られるデータを使用して、どのポイントを受信機の位置とするかについて選択することができる。更に、モデルサーバは地球の表面に関する地形情報を保有して位置算出値の精度を高めることができ、この場合、算出値を求めるために使用される複数の球面のうちの一つが地球の表面である。この場合、ユーザが地球の表面に位置するという仮定に起因する誤差が、地球の表面に位置する状況が、例えば高層ビルに位置する状況とは異なるので発生する。地形データの不正確さに起因する誤差も発生する。
【０１８８】
上記したように、非常に正確な局所校正済みの高度計を受信機に組み込むことができる。これらの環境では、高度計は第３球面を正確に定義することができ、第３球面を２つの衛星信号及びルータ情報と共に使用して正確な位置算出値を生成することができる。高度計を使用することにより、地形情報の不正確さ、またはユーザが地上表面に位置するという仮定に関連する上記説明した誤差を無くすことができる。
【０１８９】
上記したように、衛星信号は、時刻分散方法を使用する場合には同時に受信する必要はない。時間分散観測方法を使用してネットワーク効率及びシステム効率を、目標誤差基準または目標許容誤差によって必要になる時刻分散観測の回数を減らすことにより最適化することができる。位置算出値を取得しながら、モデルサーバは受信機に指示して特定の衛星に狙いを定めさせることができ、これらの衛星のからの信号を受信することにより、位置算出値精度に最も関連性の高いデータが得られる。これらの信号は、高品質信号を受信する確率と、位置誤差を最も小さくする確率とを合わせた確率を、精度を緩め、かつ計算を少なくして候補信号を生成する、またはランク付けするという要求も満たしながら最も高くすることにより選択することもできる。
【０１９０】
十分に精度の高い時刻及び周波数同期が、デバイスの接続先のネットワークを通じて得られない場合には、ユニットは位置算出値を、上に説明したコンシューマ向けＧＰＳ受信機が一般的に使用する方法を使用して求めることができる。この点に関して、モデルサーバは受信機に衛星候補信号を供給することができ、これらの衛星候補信号は、強度が十分に大きい信号となる確率が最も高く、強度が大きいこれらの信号から時刻情報を求めることになる。
【０１９１】
本発明の種々の実施形態について詳細に説明してきたが、本発明を更に変更して適合し得ることはこの技術分野の当業者であれば想到し得る。このような変更及び適合は本発明の技術思想及び技術範囲に含まれることを理解し得る。更に、本明細書においてデバイスがＶｏＩＰ電話機であるとしてデバイスを参照しているが、この参照は例示に過ぎず、位置特定機能を備えるどのようなネットワーク接続デバイスも本発明の技術思想及び技術範囲に包含されることを理解し得る。更に、本明細書において使用される「受信機」、「リモート受信機」、「末端受信機」、及び「受信側」という用語は、信号受信モジュール、またはネットワーク接続デバイスの一部分を指すために広く使用することができる。上に述べたように、ネットワークは、ＩＰネットワークのような非同期ネットワークを含む種々のネットワークのいずれかとすることができる。上に述べたように、実施形態について、ＧＰＳ信号を受信する形態に関して概要を説明しているが、どのような測位システムも使用することができ、かついずれの測位システムも本発明の技術思想及び技術範囲に包含されることを理解し得る。これらのシステムは他のＧＮＳＳシステムを含み、これらのＧＮＳＳシステムは現時点で、または将来時点で、現在及び将来の地上測位システムと共に展開することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１９２】
【図１】信号受信機モジュール及びネットワークインターフェースを含むＶｏＩＰ電話機を示す模式図である。
【図２】ネットワークに接続され、かつ測位システムからの信号を受信するデバイスの位置を特定するシステムを示す模式図である。
【図３】コンピュータネットワークに接続されるデバイスの位置を固定座標系において判定する方法のフローチャートである。
【図４】固定座標系においてネットワークに接続されるデバイスに関して前に求めた位置が正しいことを確認する方法のフローチャートである。
【図５】コンピュータネットワークに接続されるデバイスの位置を固定座標系において判定するプロセスを選択する方法のフローチャートである。
【図６】電話コールをＩＰネットワークに接続されるＩＰデバイスから緊急サービスディスパッチセンターに発信する方法のフローチャートである。
【図７】コンピュータネットワークに接続される第１デバイスの位置を計算する方法のフローチャートである。
【図８】コンピュータネットワークに接続されるデバイスの位置を固定座標系において判定する方法のフローチャートである。
【図９Ａ】時刻及び周波数を非同期ネットワークを通じて校正するシステムを示す模式図である。
【図９Ｂ】時刻及び周波数を非同期ネットワークを通じて校正するシステムを示す模式図である。
【図１０】測位システムから信号を受信し、時刻及び周波数校正情報を非同期ネットワークを通じて受信するように動作するデバイスを示す模式図である。
【図１１Ａ】ネットワークに接続されるデバイスの位置を判定するステップを示すフローチャートである。
【図１１Ｂ】ネットワークに接続されるデバイスの位置を判定するステップを示すフローチャートである。
【図１２】前に求めた位置を更新するステップを示すフローチャートである。
【図１３】デバイスのリソース利用可能性を求めるスタートアッププロセスのステップを示すフローチャートである。
【図１４】デバイスの位置を、時刻分散方法を使用して判定するステップを示すフローチャートである。
【図１５】デバイスの位置を、長距離ベースライン法を使用して判定するステップを示すフローチャートである。
【図１６】同時には受信されない校正済み信号測定値を使用して位置を判定するシステムを示す模式図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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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９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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