(57)【要約】【課題】衛星測位システム（ＳＰＳ）衛星からの信号がＳＰＳ受信機の動作環境によって減衰するときにＳＰＳ内の信号捕捉を可能にするためのシステムおよび方法を提供する。【解決手段】好ましい実施形態は、公衆ネットワーク（たとえばインターネット２３０）により一方の側のＳＰＳ受信機（たとえばＳＰＳ受信機２１０）およびタイム・サーバ（たとえばタイム・サーバ２２５）に結合された通信サーバ（たとえば通信サーバ２２０）を含む。好ましくは、通信サーバ２２０は、最大の移動性およびフレキシビリティを容易にするために無線ネットワークを介してインターネット２３０に結合されている。通信サーバ２２０は、現時刻についてタイム・サーバ２２５に照会し、現時刻をＳＰＳ受信機２１０に提供する。ＳＰＳ受信機２１０は、信号捕捉の際にそれを援助するために現時刻を利用する。【選択図】図２
2004198434.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
時間情報を提供するための方法において、
第１の通信ネットワークを介してタイム・サーバに照会を送信するステップと、
タイム・サーバからの応答から時刻を決定するステップと、
その時刻がクロックによって維持される時間とは異なる場合にそのクロックを調節するステップと、
第１の通信リンクを介して衛星測位システム（ＳＰＳ）受信機に時間情報を提供するステップであって、その通信リンクがＳＰＳ受信機に情報を伝送するためにＳＰＳ内の衛星が使用する第２の通信リンクとは異なるステップとを含む方法。
【請求項２】
衛星測位システム（ＳＰＳ）内の信号捕捉を援助するためのシステムにおいて、
複数のＳＰＳ衛星からの伝送を受信し、受信した伝送からその現在位置と現時刻を計算するための回路を含むＳＰＳ受信機と、
ＳＰＳ受信機に結合され、外部ソースから時間情報を入手し、ＳＰＳ受信機に時間情報を提供するための回路を含む通信プロセッサと、
通信プロセッサに結合された第１の通信ネットワークと、
第１の通信ネットワークに結合され、正確な時間を維持し、時間照会に応答するための回路を含むタイム・サーバとを含むシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に衛星測位システムのためのシステムおよび方法に関し、より詳細には衛星捕捉の際にそれを援助するために衛星測位システム受信機に時間を提供するためのシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、衛星測位システム（ＳＰＳ）（たとえば、ナブスターまたは全地球測位システム（ＧＰＳ）は広く使用されているＳＰＳシステムである）は、おそらくシステムの設計者の想像力を超えた非常に貴重なサービスを提供する。たとえば、ＳＰＳシステムは、軍事適用例（スマート爆弾用の目標設定情報の提供、車両および歩兵のための航法誘導など）、商用適用例（配達用トラックの追跡、車両性能の測定、歩行者または車両内の人への位置場所の提供など）、医療および科学的適用例（援助が必要な人の位置選定の援助、動物の移動の追跡など）に使用する。
【０００３】
ＳＰＳシステムは現在では広く使用されるようになったが、所与の状況での使用を妨げる重大な問題が残っている。衛星は高地球周回軌道にある（たとえば、ＧＰＳシステムの衛星は約１１０００海里で地球を周回する）ので、衛星によって伝送される信号は、通常、ＳＰＳ受信機に達するまでに非常に弱くなる。衛星は（一般に太陽電池パネルの使用により）専用の電力を供給しなければならないので、送信信号強度を増加すると太陽電池パネルが供給可能な電力以上に消費する可能性があるため、単純に送信信号強度を増加することはできない。送信信号出力は比較的低いので、ＳＰＳ信号は、うっそうと茂った葉、ビル、トンネルなどによってＳＰＳ信号が最小信号出力しきい値未満に低下する点まで減衰し、ＳＰＳ受信機が検出するのが（不可能ではない場合でも）困難になる。
【０００４】
ＳＰＳ受信機は、最初に電源を投入したときに、所与の数のＳＰＳ衛星から送信信号を受信できなければ（たとえば、ＧＰＳシステムのＧＰＳ受信機は少なくとも３機または４機のＧＰＳ衛星から送信信号を受信できなければならない）、その位置および現時刻を決定することができない。ＳＰＳシステムの各衛星は、ＳＰＳ受信機の位置および時間を計算するために（他のＳＰＳ衛星からの信号とともに）ＳＰＳ受信機が使用できる固有の信号を伝送する。ＳＰＳ信号で伝送される情報のうち最も重要なものは、極めて正確なタイミング信号である。タイミング信号とともに、他の情報（一般に天体暦データという）がＳＰＳ衛星によって伝送される。ＳＰＳ衛星によって伝送されるタイミング信号は、通常、特定の時間、たとえば、グリニッジ標準時を基準とする。次に、ＳＰＳ受信機が受信した様々なタイミング信号とそれ自体の内部クロックとの差を使用して、ＳＰＳ受信機の位置と現時刻を計算する。
【０００５】
送信信号の低出力は、送信信号の自然減衰（信号強度は距離に反比例する）と相俟って、ＳＰＳ受信機がＳＰＳ衛星から（または十分な数のＳＰＳ衛星から）伝送された信号を捕捉できないようにする可能性がある。低出力の送信信号がＳＰＳ受信機の動作環境内の物体によってさらに減衰すると、数分（またはそれ以上）の規模まで捕捉プロセスを減速する場合もあれば、捕捉をまったく行えないようにする場合もある。
【０００６】
ＳＰＳ衛星によって伝送される実際の信号以外のソースにより（天体暦データとともに）正確なタイミング基準をＳＰＳ受信機に提供できる場合、捕捉プロセスを加速する（または以前そのようにすることができなかった場合は完了する）。そのうえ、代替のソースにより提供されるタイミング基準がより正確であると、捕捉プロセスはより容易になる。
【０００７】
（天体暦データとともに）正確なタイミング基準を提供するため使用できる広く入手可能な通信網は、セルラー電話網である。所与のタイプのセルラー電話網は極めて正確な内蔵クロックを有する。内蔵クロックのないセルラー電話網の場合、このようなクロックをセルサイト（基地局）に追加することができる。ＳＰＳ受信機がより高速の衛星捕捉を達成するのを支援するために提案されている解決策の１つでは、内蔵セルラー電話網インタフェースを備えた強化型ＳＰＳ受信機を利用する。その場合、強化型ＳＰＳ受信機は、セルラー電話網と通信し、セルラー電話網に組み込まれたクロックから正確なタイミング基準を入手することができる。
【０００８】
従来技術の欠点の１つは、セルラー電話システムの大規模ネットワークが存在するが、正確なタイミング基準を提供するための装備を備えたものは比較的少数にすぎないことである。残りのセルラー電話システムの大多数については、高いコストで正確なタイミング基準をインストールする必要がある。
【０００９】
従来技術のもう１つの欠点は、セルラー電話システムの大規模ネットワークが存在するが、世界の大部分（田園地域および低開発地域）はセルラー電話の受信可能範囲ではないことである。したがって、セルラー電話の受信可能範囲ではない地域では、ＳＰＳ受信機は依然として、ＳＰＳ衛星によって伝送された信号の捕捉に苦労する可能性がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
通信リンク（好ましくは無線）および容易に入手可能なタイム・サーバの使用により正確なタイミング情報を衛星測位システム（ＳＰＳ）受信機に提供することによりＳＰＳ衛星からの送信信号を捕捉する際にＳＰＳ受信機を援助するためのシステムおよび方法を提供する本発明の好ましい実施形態により、上記その他の問題は大体解決または回避され、技術的利点は大体達成される。好ましい実施形態は、ＳＰＳ衛星からの信号が減衰するときに特に有効である。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の好ましい実施形態によれば、時間情報を提供するための方法は、第１の通信ネットワークを介してタイム・サーバに照会を送信するステップと、タイム・サーバからの応答から時刻を決定するステップと、その時刻がクロックによって維持される時間とは異なる場合にそのクロックを調節するステップと、第１の通信リンクを介して衛星測位システム（ＳＰＳ）受信機に時間情報を提供するステップであって、その通信リンクがＳＰＳ受信機に情報を伝送するためにＳＰＳ内の衛星が使用する第２の通信リンクとは異なるステップとを含む。
【００１２】
本発明の他の好ましい実施形態によれば、衛星測位システム（ＳＰＳ）内の信号捕捉を容易にするための方法は、通信ネットワークを介してタイム・サーバに第１の周期で周期照会を送信するステップと、タイム・サーバからの応答から時刻を決定するステップと、その時刻がクロックによって維持される時間とは異なる場合にそのクロックを調節するステップと、第１の通信リンクを介して第２の周期と等しい周期性でＳＰＳ受信機に定期的にクロックで維持される時間に基づく時間情報を提供するステップであって、その第１の通信リンクがＳＰＳ受信機に情報を伝送するためにＳＰＳ内の衛星が使用する第２の通信リンクとは異なるステップとを含む。
【００１３】
本発明の他の好ましい実施形態によれば、衛星測位システム（ＳＰＳ）内の信号捕捉を援助するためのシステムは、複数のＳＰＳ衛星からの伝送を受信し、受信した伝送からその現在位置と現時刻を計算するための回路を含むＳＰＳ受信機と、ＳＰＳ受信機に結合され、外部ソースから時間情報を入手し、ＳＰＳ受信機に時間情報を提供するための回路を含む通信プロセッサと、通信プロセッサに結合された第１の通信ネットワークと、第１の通信ネットワークに結合され、正確な時間を維持し、時間照会に応答するための回路を含むタイム・サーバとを含む。
【００１４】
本発明の他の好ましい実施形態によれば、位置測定装置は、アンテナを介して受信したアナログＳＰＳ信号をフィルタにかけて増幅するための回路を含むアナログ処理ユニットと、アナログ処理ユニットに結合され、信号捕捉、相関、デコードを実行するための回路を含むディジタル処理ユニットとを含む衛星測位システム（ＳＰＳ）受信機と、タイミング・ビーコンとタイミング・メッセージを生成するための回路を含むパルス・メッセージ発生器（ＰＭＧ）ユニットと、ＰＭＧユニットに結合され、時間を追跡し、タイミング事象を示すための信号を発生するための回路を含むリアルタイム・クロックと、リアルタイム・クロックに結合され、ネットワークを介して通信プロセッサに結合されたタイム・サーバからタイミング情報を受信し、リアルタイム・クロックに対する時間調節を行うための回路を含むネットワーク・クライアントとを含む通信プロセッサとを含む。
【００１５】
本発明の他の好ましい実施形態によれば、通信プロセッサは、衛星測位システム受信機が使用するためのタイミング・ビーコンとタイミング・メッセージを生成するための回路を含むパルス・メッセージ発生器（ＰＭＧ）と、ＰＭＧに結合され、時間を追跡し、タイミング事象をＰＭＧに示すための信号を発生するための回路を含むリアルタイム・クロックと、リアルタイム・クロックに結合され、ネットワークを介して通信プロセッサに結合されたタイム・サーバからタイミング情報を受信し、リアルタイム・クロックに対する時間調節を行うための回路を含むネットワーク・クライアントとを含む。
【００１６】
本発明の好ましい実施形態の利点の１つは、多様な通信リンク、好ましくは無線を使用して、ＳＰＳ衛星によって伝送された信号をＳＰＳ受信機が捕捉するのを支援するのに必要な正確なタイミング情報を提供できることである。これは一般に、具体的なタイプの通信リンク（特定のタイプのセルラー電話網など）の使用を必要としない。
【００１７】
本発明の好ましい実施形態の他の利点は、本発明は、このような高価な機器のインストールを必要とせずに、正確な計時ハードウェアの既存インフラストラクチャを利用することである。
【００１８】
本発明の好ましい実施形態のさらに他の利点は、本発明のフレキシビリティにより、より大きなセットの条件および環境でも動作可能であることである。
【００１９】
上記では、以下に示す本発明の詳細な説明をより十分に理解できるように、本発明の特徴および技術的利点についてかなり大まかに概略を述べている。本発明の特許請求の範囲の主題を形成する本発明の追加の特徴および利点については以下に説明する。当業者であれば、開示した概念および具体的な実施形態は本発明の同一目的を実行するために他の構造またはプロセスを修正または設計するための基礎として容易に使用できることが分かるはずである。また、当業者であれば、このような同等の構造は特許請求の範囲に記載した本発明の精神および範囲を逸脱しないことが認識できるはずである。
【００２０】
本発明およびその利点をより完全に理解するために、添付図面に関連して示す以下の説明を参照する。
【実施例】
【００２１】
現在好ましい実施形態の作成と使用について以下に詳細に説明する。しかし、本発明は多様な具体的な情況で実施可能な多くの適用可能な発明概念を提供することが分かるはずである。以下に述べる具体的な実施形態は、本発明を作成し使用するための具体的な方法の例証にすぎず、本発明の範囲を制限するものではない。
【００２２】
具体的な情況、すなわち、全地球測位システム（ＧＰＳ）受信機が通信プロセッサに結合され、次にその通信プロセッサがタイム・サーバに接続され、通信プロセッサがＧＰＳ受信機を援助するために通信ネットワークを介してタイム・サーバによって提供された時間情報を利用するという情況における好ましい実施形態に関して本発明を説明する。しかし、本発明は、衛星が伝送した信号を捕捉するためにその受信機が正確なタイミング情報を必要とし、無線（無線周波、赤外線、マイクロ波など）および有線（光ファイバ、同軸ケーブルなど）など、多様な方法により正確なタイミング情報を受信機に提供できる、他の衛星測位システム（ディファレンシャルＧＰＳ（ＤＧＰＳ）、全地球航法衛星システム（ＧＬＯＮＡＳＳ）、またはガリレオ・システム（現在開発中）など）にも適用可能である。
【００２３】
次に図１ａを参照すると、衛星測位システム（ＳＰＳ）受信機１１０と、ＳＰＳ受信機１１０が送信信号を受信可能な複数のＳＰＳ衛星１０５、１０６、１０７とを含む、例示的なＳＰＳを示す図が示されている。ＳＰＳシステム、たとえば、全地球測位システム（ＧＰＳ）またはナブスター・システムのＳＰＳ受信機１１０は通常、複数のＳＰＳ衛星（通常は３機または４機）のそれぞれから固有の信号を受信する。これらの固有の信号からＳＰＳ受信機１１０は、その精密な位置と正確な時間を決定することができる。
【００２４】
情報の搬送に加え、各ＳＰＳ衛星から伝送される信号は、ＳＰＳ受信機が受信信号からソースＳＰＳ衛星のアイデンティティを決定できるように明確にエンコードされる。ＧＰＳシステムでは、たとえば、各ＧＰＳ衛星は、ＧＰＳ受信機が検出し、それ自身と特定のＧＰＳ衛星とのタイミング・オフセットを決定するために使用できるタイミング基準を含む信号を伝送する。一般に、このタイミング・オフセットは、少なくとも３つの追加のタイミング・オフセット（他のＧＰＳ衛星からの受信信号）とともに使用すると、ＧＰＳ受信機がその位置（経度、緯度、高度を含む）および時間を正確に解明することができる。
【００２５】
ＳＰＳ受信機（たとえば、ＳＰＳ受信機１１０）は、最初に電源を投入したときに、種々のＳＰＳ衛星から必要な数の送信信号を捕捉しなければならない。この捕捉プロセスでは、ＳＰＳ受信機１１０は、それが受信する信号を、それを求めてサーチしている特定の信号のローカル記憶コピーと相関させる必要がある。相関はローカル記憶コピーと受信信号との乗算を含み、乗算の結果が所定のしきい値を超えたときに一致が発生する。信号の相関は、本発明の当業者には周知のものである。
【００２６】
この相関プロセスは時間のかかる手順であり、捕捉プロセスは数分以上かかる可能性がある。一部のＳＰＳ受信機は、並列に動作する複数の相関器を使用することにより相関プロセスを加速しようと試みる。相関を実行するために必要な時間は、ＳＰＳ受信機が受信する信号が弱いときにさらに延長される可能性がある。実際に、受信信号の信号出力が低すぎる場合（信号が実際に存在する場合でも）、ＳＰＳ受信機は必要な数のＳＰＳ衛星を捕捉できない可能性がある。前述のように、ＳＰＳ衛星が伝送する信号は非常に低く、出力に関する考慮事項と、おそらく政府の規制によって制限されている。
【００２７】
次に図１ｂを参照すると、ＳＰＳ衛星の送信信号を減衰する環境で動作しているために、ＳＰＳ受信機１１０が必要な数のＳＰＳ衛星１０５、１０６、１０７を捕捉できない状況を示す図が示されている。この信号減衰は、うっそうと茂った葉の下、ビルおよび駐車構造物内、トンネル内にある自動車内などでＳＰＳ受信機１１０を運用している結果である可能性がある。ただし、信号減衰の原因にかかわらず、それがボックス１１５として図１ｂに表されていることに留意されたい。
【００２８】
信号（複数も可）が減衰している場合、（低い出力レベルで）所望の信号を実際に受信している場合でも、ＳＰＳ受信機１１０が実行する相関は、所望の信号を受信したことを示す所定のしきい値に達しない可能性がある。最良の場合のシナリオでは、捕捉プロセスは著しく長くなる。最悪の場合のシナリオでは、ＳＰＳ受信機１１０は十分な数のＳＰＳ衛星を捕捉することができず、システムは動作不能になる。
【００２９】
おそらく、ＳＰＳ衛星が提供する情報のうち最も重大なものは正確な時間である。正確な時間（および他の天体暦データ）により、ＳＰＳ受信機１１０はタイミング・オフセットと、したがってその位置を決定することができる。正確な時間が提供されると、ＳＰＳ受信機１１０は、相関プロセスを実行するときにそのサーチを効果的に狭くすることができる。たとえば、ＳＰＳ受信機１１０には、伝送を受信できるはずであるＳＰＳ衛星のリストが提供される。正確な時間と組み合わせると、ＳＰＳ受信機１１０は、何らかの時間オフセットがある送信信号をサーチしなければならないのではなく、それに提供された正確な時間情報から所与の範囲の時間オフセット内にある送信信号について相関を行うことができる。これにより、大幅にサーチ空間を狭め、捕捉プロセスを促進することができる。そのうえ、サーチ空間が狭くなるほど、ＳＰＳ受信機１１０は、相関しきい値を低減することができ、サーチ空間を低減できなかった場合に実行できなかったと思われる「より緻密な」サーチを実行できる可能性がある。
【００３０】
次に図２を参照すると、本発明の好ましい実施形態により、複数のＳＰＳ衛星２０５、２０６、２０７によって伝送された信号から時間情報を導出するのではなく、２次ソースを介してＳＰＳ受信機２１０に正確な時間情報が提供される例示的なＳＰＳシステムを示す図が示されている。
【００３１】
ＳＰＳ受信機２１０は通信プロセッサ２２０に結合され、それにより２次ソースから時間情報を受信することができる。通信プロセッサ２２０は通信ネットワーク２３０、たとえば、インターネットを介してタイム・サーバ２２５に通信する。別法として、通信プロセッサ２２０は、私設または固有ネットワークを利用して、タイム・サーバ２２５に通信することができる。そのうえ、通信ネットワーク２３０は同期または非同期ネットワークにすることができる。本発明の好ましい実施形態によれば、通信プロセッサ２２０は第１の通信リンク２３５を介してインターネット２３０に結合され、タイム・サーバ２２５は第２の通信リンク２４０を介してインターネット２３０に結合されている。
【００３２】
タイム・サーバ２２５は必ずしもネットワーク２３０の一部ではない。むしろ、タイム・サーバ２２５は単純にネットワーク２３０を介してアクセス可能である。したがって、ネットワーク２３０は、通信プロセッサ２２０がタイム・サーバ２２５によって提供される情報にアクセスするための手段である。タイム・サーバ２２５がネットワーク２３０の一部ではないということにより、ネットワーク２３０用に実現される特定のタイプのネットワークに対し加えられる可能性のある制限が緩和される。対照的に、従来技術の実施形態では、セルラー電話網がそれ専用の内蔵タイム・サーバを備えているような特定のタイプのセルラー電話網にネットワーク２３０が制限される。
【００３３】
本発明の好ましい実施形態によれば、第１の通信リンク２３５は、ＷＡＰ（ワイヤレス・アクセス・プロトコル）、ＧＰＲＳ（汎用パケット無線サービス）、ＥＤＧＥ（ＧＳＭ進化型高速データ伝送）などを使用するセルラー電話リンクにすることができる。別法として、第１の通信リンク２３５は、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ、ＩＥＥＥ８０２．１１ｂ、ＩＥＥＥ８０２．１１ｇ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、ＨｏｍｅＲＦワーキング・グループ、ＨｉｐｅｒＬａｎなど（必ずしもこれらに限定されない）の広く入手可能な技術標準に加盟している無線通信ネットワークの一部にすることができ、あるいは第１の通信リンク２３５は固有無線通信ネットワークの一部にすることができる。さらに他の別法として、第１の通信リンク２３５は、同軸ケーブル、光ファイバ、より対線、電話線、交流（ＡＣ）電力線などを使用する有線リンクにすることができる。ただし、第２の通信リンク２４０も上記にリストした多様なタイプの通信リンクの１つで実現できることに留意されたい。
【００３４】
本発明の好ましい実施形態によれば、ＳＰＳ受信機２１０および通信プロセッサ２２０は、単一ユニット（セルラー電話、携帯情報端末（ＰＤＡ）、コンピュータ、遠隔測定装置またはインプラント、医療用警報ブレスレット、モバイル・エンタテイメント・システムなど）に統合することができ、あるいは有線または無線接続を介して互いに結合された別々のユニットにすることができる。通信プロセッサ２２０それ自体は、コンピュータ、ＰＤＡ、セルラー電話、またはＳＰＳ受信機２１０と遠隔に位置するタイム・サーバ２２５との結合を可能にするための専用装置にすることができる。
【００３５】
次に図３ａを参照すると、本発明の好ましい実施形態により、ＳＰＳ受信機に２次タイム・ソースを提供するためのシステムの高レベル図を示す図が示されている。このシステムは、複数のＳＰＳ衛星（図示せず）からの伝送を受信可能なＳＰＳ受信機３０５（たとえば、ＧＰＳ受信機）を含む。ＳＰＳ衛星からの伝送の受信に加え、ＳＰＳ受信機３０５は通信プロセッサ３１０に結合されている。前述の通り、ＳＰＳ受信機３０５および通信プロセッサ３１０は、ＳＰＳ使用可能セルラー電話、コンピュータ、またはＰＤＡなどの単一電子装置にまとめてパッケージ化することができる。別法として、ＳＰＳ受信機３０５および通信プロセッサ３１０は、ケーブルによりＳＰＳ受信機３０５に接続されたポータブル・コンピュータ（あるいはＰＤＡまたはセルラー電話）など、有線または無線接続により互いに通信可能な独立型エンティティにすることができる。
【００３６】
通信プロセッサ３１０は、ネットワーク３１５によりタイム・サーバ３２０に通信する能力を有する。ネットワーク３１５はインターネットなどの公的にアクセス可能なネットワークにすることができ、あるいは私設の固有ネットワークにすることができる。通信プロセッサ３１０がタイム・サーバ３２０に通信し、正確な時間情報を入手するのは、このネットワーク３１５を介して行われる。
【００３７】
正確な時間のために公的に入手可能なサーバの一例は、世界中に位置する複数のネットワーク・タイム・プロトコル（ＮＴＰ）サーバである。ＮＴＰサーバは通常、ＮＴＰクライアントからの時間要求に応答することによって動作する（ただし、定期的に時間を同報通信するように構成されたものもある）。ＮＴＰサーバへのアクセスは、インターネットを介してどの互換クライアントにも可能である。
【００３８】
ＮＴＰサーバは１４通りの層の１つに分類され、層１のＮＴＰサーバは無線、衛星、モデムを介して国定時間標準（原子時計など）に同期している。層２（およびそれ以下）のＮＴＰサーバは階層サブネットにより層１のＮＴＰサーバに直接接続され、層番号が大きくなるほど、特定のＮＴＰが提供する時間と国定時間標準との予想される時間差が大きくなる。正確さの問題のため、本発明で使用するＮＴＰサーバは層４以下のサーバではないことが好ましい。しかし、何らかの精密時間回復技法の使用により、より低い層のＮＴＰサーバを使用することも可能である。
【００３９】
公的にアクセス可能なタイム・サーバのもう１つの例は、報時信号を伝送する無線局である。米国国立標準技術研究所（ＮＩＳＴ）は、正確な時間を示す音声およびトーン・ビーコンを同報通信する２つの無線局（コロラドをベースとする無線局ＷＷＶとハワイをベースとする無線局ＷＷＶＨ）を運用する。この２つの無線局はいずれかの短波無線によって傍受することができる。また、ＮＩＳＴは電話ベースの時間基準も運用しており、特定の電話番号をダイヤルすることによって時間情報を受信することができる。無線伝送および電話通信とインターネットなどの通信ネットワークとのインタフェースを可能にする装置を使用して、通信プロセッサ３１０により無線周波ベースのタイム・サーバ（ＷＷＶなど）および電話通信ベースのサーバへのアクセスを可能にすることができる。
【００４０】
通信プロセッサ３１０は、タイム・サーバ３２０から正確な時間情報を受信した後、その時間情報をＳＰＳ受信機３０５に提供することができる。前述の通り、ＳＰＳ受信機３０５は、通信プロセッサ３１０によって提供された時間情報を使用して、ＳＰＳ衛星（図示せず）からの送信信号を捕捉する際に援助することができる。
【００４１】
次に図３ｂを参照すると、複数のサーバが存在し、ＳＰＳ受信機に２次タイム・ソースを提供するためのシステムの他の実施形態の高レベル図を示す図が示されている。図３ｂに示すシステムは、主に複数のタイム・サーバ（３つのタイム・サーバ３２５、３２６、３２７が示されている）が存在するという点で図３ａに示すシステムとは異なっている。複数のサーバがある場合、通信プロセッサ３１０は、複数の種々のサーバから時間を要求し、その種々のサーバによって提供された情報を組み合わせることができる。この組み合わせを使用して、より正確な時間を提供することができる。その場合、通信プロセッサ３１０はＳＰＳ受信機３０５にその時間を提供することになるだろう。
【００４２】
次に図３ｃおよび図３ｄを参照すると、通信プロセッサ３１０（図３ｃ）およびサーバ３２０（図３ｄ）が無線ネットワークを介してネットワーク３１５に結合され、ＳＰＳ受信機３０５に２次タイム・ソースを提供するためのシステムの２通りの実施形態の高レベル図を示す図が示されている。通信プロセッサ３１０（およびサーバ３２０）がネットワーク３１５に接続できるようにするために無線ネットワーク３３０（および３３５）を使用することにより、通信プロセッサ３１０およびＳＰＳ受信機３０５（およびサーバ３２０）の移動性の点で大きな自由度が得られる。たとえば、通信プロセッサ３１０はＩＥＥＥ８０２．１１ｂ無線ネットワーク・カードを備えたＰＤＡにすることができ、ＳＰＳ受信機３０５はそのＰＤＡに組み込むことができる。その場合、ＰＤＡのユーザはＩＥＥＥ８０２．１１ｂ無線ネットワークの有効受信可能エリア中を自由に移動することができ、それでも通信プロセッサ３１０とサーバ３２５、３２６、３２７との接触を維持させて正確な時間をＳＰＳ受信機に提供させることができる。
【００４３】
無線ネットワーク３３０（および無線ネットワーク３３５）はＩＥＥＥ８０２．１１ａ、ＩＥＥＥ８０２．１１ｂ、ＩＥＥＥ８０２．１１ｇ、Ｈｉｐｅｒｌａｎ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、ＨｏｍｅＲＦワーキング・グループなどの無線データ・ネットワークにすることができ、あるいは移動通信用グローバル・システム（ＧＳＭ）、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）、時分割多元接続（ＴＤＭＡ）、ＷＡＰ、ＥＤＧＥ、ＧＰＲＳなどのセルラー電話網にすることもできる。別法として、無線ネットワーク３３０は無線周波または光学技術を使用する固有ネットワークにすることができる。データ・トラフィックを搬送できるものである限り、その他の無線通信技術も使用することができる。
【００４４】
次に図４ａを参照すると、本発明の好ましい実施形態により、２次ソースを介してＳＰＳ受信機にタイミング情報を提供するためのシステムで使用する通信プロセッサ４０５の機能図を示す図が示されている。通信プロセッサ４０５は、一方の側のＳＰＳ受信機（図示せず）およびサーバ（図示せず）との通信を可能にするネットワーク（図示せず）に結合されている。通信プロセッサ４０５は、とりわけ、リアルタイム・クロック４１０と、パルス・メッセージ発生器（ＰＭＧ）４１５と、ＮＴＰクライアント４２０とを含む。
【００４５】
リアルタイム・クロック４１０は、通信プロセッサ４０５にとってローカルのクロックであり、ＳＰＳ受信機（図示せず）にタイミング情報を提供する際に使用するために十分正確である場合もあればそうではない場合もある。リアルタイム・クロック４１０にはＰＭＧ４１５が結合されている。ＰＭＧ４１５は、サーバ（図示せず）から受信したタイミング情報をＳＰＳ受信機に提供する際に使用するための制御信号の発生を担当する。ＰＭＧ４１５は、通信プロセッサ４０５の処理エレメント上で実行されるコンピュータ・プログラムであって、信号線上で所与の値をアサートできるものにすることができる。また、制御信号を発生するために使用する専用回路にすることもでき、あるいは汎用信号発生器の一部分にすることもできる。たとえば、ＰＭＧ４１５は、ＳＰＳ受信機にタイミング・パルスを提供し、ほぼ同時に、タイミング・パルスに対応する実際の時間を示す時間メッセージをＳＰＳ受信機に提供するように構成することができる。タイミング・パルスは、時間メッセージにおいてＳＰＳ受信機に提供される時間に関するビーコンとして機能するだろう。タイミング・パルスにより、ＳＰＳ受信機は、そのパルスを受信したときに時間メッセージで示された通りの時間になることを把握する。本発明の好ましい実施形態によれば、時間メッセージにおける時間はタイミング・パルスの立ち上がりに対応する。別法として、時間メッセージにおける時間は、タイミング・パルスの立ち下がりに対応する場合もあれば、パルスの他の部分に対応する場合もある。
【００４６】
ただし、一般に、タイミング・パルスの時間を搬送する時間メッセージより、ＰＭＧ４１５が正確に所期の時間にタイミング・パルスを発生する方が重要であることに留意されたい。これは、タイミング・パルスが実際のタイミング情報を提供するのに対し、時間メッセージはタイミング・パルスで搬送されるタイミング情報に対応するラベルのみを伝達するからである。したがって、時間メッセージに関する精度はタイミング・パルスの場合と同じように高い必要はない。
【００４７】
また、リアルタイム・クロック４１０にはＮＴＰクライアント４２０も結合されている。ＮＴＰクライアント４２０は、通信プロセッサ４０５とＮＴＰサーバ（図示せず）との通信をサポートするのに必要なプロトコルの実現例である。本発明の好ましい実施形態によれば、ＮＴＰクライアント４２０は、処理装置上で実行されるソフトウェア手順として実現することができ、あるいはＮＴＰ通信プロトコルを実現するためのハードウェアまたはファームウェアから構築することができる。ただし、ＮＴＰサーバの代わりに異なるタイム・サーバを使用する場合、ＮＴＰクライアント４２０の代わりに異なるクライアント、たとえば、異なるプロトコルまたはＮＩＳＴ無線（たとえば、ＷＷＶ）を使用するタイム・サーバを使用することになり、その場合、ＮＴＰクライアント４２０は異なるプロトコルと互換性のある異なるクライアントで置き換えられる可能性があることに留意されたい。ＮＴＰクライアント４２０は、１つのＮＴＰサーバ（またはおそらく複数のＮＴＰサーバ）に時間要求を送出するように構成される。ＮＴＰサーバが応答すると、ＮＴＰクライアント４２０はネットワーク待ち時間を補償するために応答の時間を訂正する。本発明の好ましい実施形態によれば、ＮＴＰクライアント４２０は、リアルタイム・クロック４１０がそのクロックを訂正または訓練するために使用するはずの時間調節（必要な場合）をリアルタイム・クロック４１０に対して提供する。別法として、ＮＴＰクライアント４２０は、ＮＴＰサーバからリアルタイム・クロック４１０に直接、時間訂正応答を提供することができ、次にそれがそのクロックに対して必要な変更を行うことになる。
【００４８】
別法として、定期的に照会を送出し、ＮＴＰサーバからの応答を待つようにＮＴＰクライアント４２０（または他の何らかのクライアント）を構成するのではなく、現時刻を定期的に同報通信するように構成されたＮＴＰサーバにリストされるように、ＮＴＰクライアント４２０を構成することができる。この好ましい実施形態では、ＮＴＰクライアント４２０が照会を伝送する必要性を解消することにより、ネットワーク・トラフィックの量が削減される。
【００４９】
本発明の好ましい実施形態によれば、定期的にテストして、そのクロックが正確であるかどうかを判定するように、リアルタイム・クロック４１０を構成することができる。たとえば、リアルタイム・クロックは、１分に１回ずつＮＴＰサーバから現時刻を要求するようにＮＴＰクライアント４２０に要求することができるだろう。ただし、要求頻度がそれより高いと、ネットワークを渋滞させてパフォーマンスを損なうだけである可能性があるが、要求頻度がそれより低いと、リアルタイム・クロック４１０内のクロックが実際の時間から大きくずれすぎ、ＳＰＳ受信機がＳＰＳ衛星からの伝送を捕捉するのがより困難になる可能性があることに留意されたい。
【００５０】
次に図４ｂを参照すると、ＰＭＧ４１５とＳＰＳ受信機４２５の詳細図を示す図が示されている。本発明の好ましい実施形態によれば、ＰＭＧ４１５とＳＰＳ受信機４２５は２本の信号線を介して接続されている。第１の信号線４３０は単純な線にすることができ、ＰＭＧ４１５からＳＰＳ受信機４２５にタイミング・パルスを提供するために使用する。タイミング・パルスは、ＳＰＳ受信機４２５がそのタイミング・パルスを受信したときに、実際の時間は第２の信号線４３５によりＰＭＧ４１５によって提供されるメッセージに指定された時間であることをＳＰＳ受信機４２５に把握させるためのビーコンとして使用する。第２の信号線４３５によりＳＰＳ受信機４２５に提供されるメッセージは、初めはＮＴＰサーバ（図示せず）によって提供され、次に（必要な場合に）ＳＰＳシステムのベース基準時間に合わせて訂正された時間を搬送する。たとえば、ＧＰＳシステムでは、ＮＴＰサーバは、一般に協定世界時（ＵＴＣ）ともいうグリニッジ標準時を参照した実際の時間を提供することができる。ＵＴＣとＧＰＳシステム時間との間には現在、１３秒のオフセットが存在する。このオフセットは、ＧＰＳ受信機に提供される時間メッセージで補償しなければならない。ただし、ＵＴＣとＧＰＳシステム時間との間の１３秒のオフセットは変化する可能性があることに留意されたい。
【００５１】
広く入手可能なコンピュータ、ＰＤＡ、その他の装置を通信プロセッサとして使用する際に、これらの装置に存在するリアルタイム・クロックの一般的な正確さに関する問題に遭遇する可能性がある。リアルタイム・クロックは通常、一般計算目的には十分な精度であるが、このような装置に組み込まれたリアルタイム・クロックの大多数は通常、マイクロ秒の範囲まで正確ではないか、または装置を制御するソフトウェア（オペレーティング・システム）はリアルタイム・クロックが完全に正確であることを活用しない。したがって、内蔵リアルタイム・クロックより精密である可能性のある追加クロックを使用して基準クロック信号を提供し、通信プロセッサが発生するタイミング・パルスの正確さを維持するのを支援することが有利になる可能性がある。この追加クロックは、通信プロセッサとして使用しているコンピュータまたはＰＤＡに存在する２次クロックにすることができる。たとえば、Ｉｎｔｅｌブランドのマイクロプロセッサを使用するコンピュータには、追加クロックとして使用可能でパフォーマンス・カウンタというカウンタが存在する。また、ＳＰＳ受信機は一般に、追加クロックとして使用可能で比較的正確な内蔵クロックを備えている。
【００５２】
次に図５ａを参照すると、本発明の好ましい実施形態により、追加クロック（図示していないが、ＳＰＳ受信機５１５内に位置する）を使用して基準信号を提供し、ＳＰＳ受信機５１５に２次タイミング情報を提供するためのシステムの一部分を示す図が示されている。表示したシステムの一部分は、通信プロセッサ５０５の一部と、ＳＰＳ受信機５１５と、この２つの間の一連の信号線５２０、５２５、５３０とを含む。ただし、ＳＰＳ受信機５１５は（ＳＰＳ衛星または２次ソースからの）正確な時間基準を必要とするが、ほとんどのＳＰＳ受信機は高い正確度の内蔵リアルタイム・クロックも含むことに留意されたい。本発明の好ましい実施形態によれば、ＳＰＳ受信機の内蔵リアルタイム・クロック（図示せず）を使用して基準クロック信号を提供し、通信プロセッサのリアルタイム・クロック（図示せず）の正確さを維持するのを支援する。
【００５３】
本発明の好ましい実施形態によれば、ＳＰＳ受信機のリアルタイム・クロックは、通信プロセッサ５０５に規則正しく、たとえば、１ミリ秒ごとにパルス１つずつの割合でパルスを送出するように構成されている。このパルスは信号線５３０により送信することができる。次にこのパルスはＰＭＧ５１０に転送される。ＰＭＧ５１０は、これらのパルスを受信し、受信したパルスの数を計数する。次に、ＰＭＧ５１０が次のタイミング・パルスをＳＰＳ受信機５１５に送信する時間が来ると、ＰＭＧ５１０は、ＳＰＳ受信機のリアルタイム・クロックから受信したパルスの数と予想パルス数とを比較する。予想パルス数と実際のパルス数との差は、通信プロセッサのリアルタイム・クロック５１７の不正確さを示し、リアルタイム・クロック５１７および／またはタイミング・パルスと時間メッセージに対して調節を行わなければならないことを示している。追加の基準信号を使用して、通信プロセッサのリアルタイム・クロックとＳＰＳ受信機に送信されるタイミング・パルスの正確さを維持するのを支援するためのアルゴリズムを以下に示す。
【００５４】
次に図５ｂおよび図５ｃを参照すると、追加クロックを使用して基準信号を提供し、ＳＰＳ受信機５１５に２次タイミング情報を提供するためのシステムの２通りの実施形態を示す図が示されている。追加クロックは、図５ｂに表示するように通信プロセッサ５０５の内部にある場合もあれば、図５ｃに表示するように通信プロセッサの外部にある場合もある。タイミング基準を提供するために追加クロックを使用することは、前述のようにＳＰＳ受信機のリアルタイム・クロックの機能と同様である可能性がある。
【００５５】
次に図６を参照すると、本発明の好ましい実施形態により、ＮＴＰクライアントの動作を制御するアルゴリズム６００を示す流れ図が示されている。ＮＴＰクライアントは通信プロセッサの処理エレメント上で実行されるアプリケーションである可能性があり、アルゴリズム６００はＮＴＰクライアントのプログラムの流れを示している。
【００５６】
ＮＴＰクライアントは、通信プロセッサのリアルタイム・クロックから現時刻信号を受信した後でアクティブになる（ブロック６０５）。リアルタイム・クロックからの現時刻信号はリアルタイム・クロックの現時刻をＮＴＰクライアントに伝送するものである。別法として、ＮＴＰクライアントは、特定のレジスタまたはメモリ位置に書き込まれた割込み要求、メッセージ、特定の値によって起動することができる。アクティブになった後、ＮＴＰクライアントはタイマを開始する（ブロック６１０）。タイマの目的は、対応すべきＮＴＰサーバへの要求と、ＮＴＰクライアントに返される結果に要する時間（待ち時間）の量を測定することである。タイマによって測定される時間を使用して、待ち時間の訂正を行う。一般に、通信プロセッサをＮＴＰサーバに結合するために使用する汎用ネットワーク（たとえば、インターネット）は、時間につれて大幅に（しかも予測不能に）変動する可能性のある無限の待ち時間を有するので、これは必要なステップである。
【００５７】
タイマを開始した後、ＮＴＰクライアントはＮＴＰサーバに要求を伝送する（ブロック６１５）。その要求を伝送した後、ＮＴＰクライアントはスピンロックに入り（ブロック６２０）、ＮＴＰサーバからの応答を待つ。別法として、ＮＴＰクライアントは、ＮＴＰサーバからの応答を待っている間に他のタスクを実行できる可能性がある。他のタスクを実行するＮＴＰクライアントの一例として、他のＮＴＰサーバに追加の時間要求を送信することを含むことができる。ＮＴＰクライアントがＮＴＰサーバから応答を受信すると、タイマは停止し（ブロック６２５）、待ち時間があるため、タイマの時間を使用して、ＮＴＰサーバが提供する時間に対する調節を行う（ブロック６３０）。ＮＴＰクライアントが複数の異なるＮＴＰサーバに複数の時間要求を伝送した場合、ＮＴＰクライアントはそれぞれのＮＴＰサーバから応答を受信するまで待ち、複数の応答から平均時間を作成することになるだろう。好ましくは、ＮＴＰクライアントは満了タイマを有する可能性があり、満了タイマが満了した場合、ＮＴＰクライアントは未処理の要求を待つのを停止し、前進し、すでに受信した応答から平均時間を作成することになる。ＮＴＰクライアントは、待ち時間の正確な追跡を維持するために、異なるＮＴＰサーバへのそれぞれの要求について別々のタイマを維持することができるだろう。
【００５８】
次に調節した時間がリアルタイム・クロックに提供される（ブロック６３５）。本発明の好ましい実施形態によれば、ＮＴＰクライアントは調節した時間をリアルタイム・クロックに返さない。むしろ、ＮＴＰクライアントは、リアルタイム・クロックがそれ自体のクロックを訂正するために（必要であれば）どのくらいの時間を必要とするかを計算し、必要な訂正をリアルタイム・クロックに返す。
【００５９】
次に図７ａを参照すると、本発明の好ましい実施形態により、ＮＴＰサーバからのタイミング情報に関する要求を送信し、通信プロセッサのリアルタイム・クロックに対し必要な調節を行うためのアルゴリズム７００を示す流れ図が示されている。ほとんどの電子装置のリアルタイム・クロックは、ソフトウェア・プログラムによって制御可能な物理ハードウェア装置である。このソフトウェア・プログラムは、リアルタイム・クロックのチェック、調節、設定、開始、停止を行うために使用することができる。アルゴリズム７００は、制御プログラムの一部にすることができ、通信プロセッサの処理エレメント上で実行することができる。
【００６０】
必要なレベルの正確さを維持するために、リアルタイム・クロックのクロックを定期的にチェックし調節しなければならない。チェックの頻度は、通信プロセッサの処理エレメントに過大な負荷をかけること、過大なネットワーク・トラフィックを発生すること（待ち時間を増加する可能性がある）、必要なレベルの正確さを維持することと比較検討する必要がある。本発明の好ましい実施形態によれば、リアルタイム・クロックのクロックは１分に１回ずつチェックするが、その頻度は前述の様々な兼ね合いの比較検討に応じて異なる可能性がある。
【００６１】
１分に１回ずつ（または所望の頻度で）リアルタイム・クロック用の制御プログラムは、リアルタイム・クロックの現時刻をＮＴＰクライアントに伝送する（ブロック７０５）。本発明の好ましい実施形態によれば、これは、ＮＴＰサーバ（複数も可）への時間要求を開始するためのＮＴＰクライアントへの信号である。別法として、制御プログラムは単にＮＴＰクライアントへの割込みをアサートすることができ、あるいは特殊レジスタまたはメモリ位置に指定の値を書き込むことができる。時間要求を開始した後、制御プログラムは、ＮＴＰクライアントからクロック調節を受信するまで待つ（ブロック７１０）。リアルタイム・クロックが調節を必要とする場合、制御プログラムはリアルタイム・クロックのクロックを調節する（ブロック７１５）。次に制御プログラムは、リアルタイム・クロックのクロックの正確さをもう一度チェックする時間になるまでブロック７２０で待つ。ただし、アルゴリズム７００がリアルタイム・クロック用の制御プログラムの一部である場合、制御プログラムはアルゴリズム７００が待っている間に他のタスクを実行している可能性があることに留意されたい。
【００６２】
現時刻の維持に加え、リアルタイム・クロックは、正確な時間情報をＳＰＳ受信機に提供するために使用する。前述の通り、リアルタイム・クロックは、ＮＴＰサーバ（複数も可）によって提供された時間により、そしておそらく追加クロックからの基準信号の使用により、そのクロックを定期的に調節することによって正確なクロックを維持する。ＳＰＳ受信機の時間は、リアルタイム・クロックで維持される時間によってＳＰＳ受信機の時間を定期的に更新することによって正確な状態に保持される。本発明の好ましい実施形態によれば、ＳＰＳ受信機がＳＰＳ衛星にロックすると、ＳＰＳ受信機は、ＳＰＳ衛星からの伝送をデコードすることによってそれ自体の時間を正確に維持できるようになる。したがって、ＳＰＳ受信機がＳＰＳ衛星を捕捉した後、ＳＰＳ受信機に２次時間情報を送達し続けることはもはや不要になる可能性がある。
【００６３】
次に図７ｂを参照すると、本発明の好ましい実施形態により、ＳＰＳ受信機に正確な時間を提供するためにパルス・メッセージ発生器（ＰＭＧ）が使用するビーコン信号を定期的に提供する際に使用するためのアルゴリズム７５０を示す流れ図が示されている。アルゴリズム７５０は、一般にリアルタイム・クロックの機能を担当する制御プログラムの一部にすることができ、この制御プログラムはリアルタイム・クロックの時間を定期的に調節するために使用するアルゴリズム７００（図７ａ）を含む。アルゴリズム７５０は基本的に指定の期間、たとえば、１秒待ち（ブロック７５５）、次にブロック７６０でタイミング信号を発生してＳＰＳ受信機に伝送するために使用するＰＭＧ（コンピュータ・プログラムまたは専用回路部分）にビーコン信号を送信する。ただし、アルゴリズム７５０がビーコン信号の送信間に待つ時間の量は変更することができ、クロックの正確さ、所望レベルの正確さ、所望の捕捉パフォーマンスなどの多くの要因に依存していることに留意されたい。
【００６４】
次に図８ａを参照すると、本発明の好ましい実施形態により、ＳＰＳ受信機に伝送すべきタイミング・パルスおよびタイミング・メッセージを発生する際にパルス・メッセージ発生器（ＰＭＧ）の動作を制御するために使用するアルゴリズム８００を表す流れ図が示されている。本発明の好ましい実施形態によれば、この制御プログラムはアルゴリズム８００を使用して、ＳＰＳ受信機に定期的に伝送するタイミング・パルスとタイミング・メッセージを発生する。前述の通り、タイミング・パルスは、タイミング・メッセージに含まれる時間の発生の正確な瞬間を（リアルタイム・クロックの正確さのパラメータの範囲内まで）マークするために使用する。
【００６５】
この制御プログラムは、ローカル・タイミング・ループで使用する１組のローカル変数を初期設定することによって開始する（ブロック８０５）。この制御プログラムは、「次の秒」の表現である数までＳＰＳ週間時間カウンタを増分する（ブロック８１０）。「次の秒」とは、次に発生する予定のまる１秒を表す。ＳＰＳ週間時間カウンタを増分した後、制御プログラムは、「次の秒」の発生のＮマイクロ秒前に発生するよう割込みをスケジュールする（ブロック８１５）。Ｎという特定の値は、所定の値であり、ユーザ指定可能なものにすることができる。Ｎという値に影響を及ぼす要因の例としては、通信プロセッサの速度（どのくらいの速さで割込み要求に応答するか）、通信プロセッサが実行すると予想される他の活動の予想量などを含むことができる。次に制御プログラムは、割込みの発生までアイドル状態になることができる。
【００６６】
スケジュールした割込みが発生すると、制御プログラムは、リアルタイム・クロックの時間を読み取り（ブロック８２０）、リアルタイム・クロックの時間が「次の秒」の時間に達したかどうかを確認するためのチェックを行うことになる（ブロック８２５）。リアルタイム・クロックの時間が「次の秒」の時間に達していない場合、制御プログラムは、それが実際に「次の秒」に達するまでリアルタイム・クロックの時間をチェックし続けることになる（ブロック８２０および８２５）。
【００６７】
リアルタイム・クロックが「次の秒」に達すると、制御プログラムは、ＳＰＳ受信機へのタイミング・パルス線をアクティブに設定し、メモリ位置の内容「現在時間」をリアルタイム・クロックの時間の値に直ちに設定する（ブロック８３０）。メモリ位置「現在時間」はレジスタである場合もあれば、スタックまたはランダム・アクセス・メモリなどの通常のメモリの一部である場合もある。「現在時間」の内容はその後、ＳＰＳ受信機に送達すべき時間メッセージを作成するために使用されることになる。タイミング・パルス線の活動化は、ＳＰＳ受信機に伝送されるタイミング・パルスの開始を表す。次に制御プログラムはＸミリ秒後に発生する第２の割込みをスケジュールすることになり（ブロック８３５）、Ｘは所定の値であり、ユーザ指定可能なものにすることができる。この場合も、Ｘという値は、通信プロセッサの速度（どのくらいの速さで割込み要求に応答するか）、通信プロセッサが実行すると予想される他の活動の予想量などに依存する。
【００６８】
スケジュールした第２の割込みが発生すると（それがスケジュールされたＸマイクロ秒後）、制御プログラムはＳＰＳ受信機へのタイミング・パルス線を非活動化し（ブロック８４０）、タスクに正常完了を通知する（ブロック８４５）。次に制御プログラムは、割込みサービスが完了するのを待っていたブロック８５０に戻る。制御プログラムは、「現在時間」メモリ位置の内容から時間メッセージを作成し（ブロック８５５）、その時間メッセージをＳＰＳ受信機に送信する（ブロック８６０）。前述の通り、時間メッセージは、タイミング・パルスの立ち上がりの実際の時間に関する情報を伝達する。ただし、タイミング・メッセージの伝送はタイミング・パルスの伝送ほど時間が肝要ではないことに留意されたい。これは、タイミング・メッセージが時間マーカであるタイミング・パルスの「ラベル」を提供するだけであることによるものである。
【００６９】
次に図８ｂを参照すると、ＰＭＧがＳＰＳ受信機に正確な時間を提供するために制御プログラムが使用するためのアルゴリズム８７０を示す流れ図が示されており、アルゴリズム８７０は、本発明の好ましい実施形態により、追加クロックからの（ビーコン・パルスの形の）クロック信号を利用してリアルタイム・クロックの正確さを高めるものである。アルゴリズム８７０は、一般にＰＭＧの機能を担当する制御プログラムの一部にすることができる。
【００７０】
制御プログラムは、追加クロックから一連のビーコン・パルスを受信し（ブロック８７２）、カウントする（ブロック８７４）ことによって動作する。たとえば、ＰＭＧによって伝送されるタイミング信号間の周期が１秒であり、追加クロックからのビーコン・パルスの周期が１ミリ秒である場合、制御プログラムは、ＰＭＧが追加のタイミング信号を伝送する前に１０００個のビーコン・パルスを受信することを予想するだろう（ＰＭＧがタイミング信号を伝送した直後にそれがビーコン信号のカウントを開始する場合）。制御プログラムは、それがＲＴＣからビーコン信号を受信するまでそれが受信するビーコン・パルスをカウントし続ける（ブロック８７６）。
【００７１】
制御プログラムがＲＴＣからビーコン信号を受信すると（ブロック８７６）、制御プログラムは、それが予想数のビーコン・パルスをカウントしたかどうかを確認するためのチェックを行う（ブロック８７８）。たとえば、ビーコン信号が１秒に１回ずつ到着し、ビーコン・パルスが１ミリ秒に１回ずつ到着する場合、制御プログラムは１０００個のビーコン・パルスを受信することを予想するだろう。
【００７２】
受信したビーコン・パルスの数が予想数と一致した場合、ＰＭＧは調節を行わずにＳＰＳ受信機にタイミング・パルスを送信する。しかし、受信したビーコン・パルスの数が予想数と一致しない場合、制御プログラムは何らかの調節を行うことが必要になる。たとえば、制御プログラムはそれがＳＰＳ受信機に送信するタイミング・メッセージに対し調節を行う場合もあれば、制御プログラムは調節を行わなければならないことを通知するためにリアルタイム・クロックに信号を送信する場合もある（ブロック８８２）。一例として、受信したビーコン・パルスの数が予想数より小さい場合、リアルタイム・クロックは進んでおり、減速する必要がある（またはタイミング・メッセージはより早い時間を反映する必要がある）。別法として、受信したビーコン・パルスの数が予想数より大きい場合、リアルタイム・クロックは遅れており、加速する必要がある（またはタイミング・メッセージはより遅い時間を反映する必要がある）。
【００７３】
前述の通り、本発明の代替実施形態では、追加クロックを利用して、追加クロックからのタイミング・ビーコンの使用により、より正確なリアルタイム・クロックを提供するのを支援する。本発明の代替実施形態によれば、追加クロックはリアルタイム・クロックの正確さを保証するのを支援するために（またはタイミング・メッセージを修正するために）使用するので、ＰＭＧの動作を制御するために使用するアルゴリズム８００に必ずしも直接影響を及ぼすわけではない。アルゴリズム８７０（図８ｂに示す）は、アルゴリズム８００とは無関係に動作することができる。前述のアルゴリズム８００は、リアルタイム・クロックの正確さを保証するのを支援するために追加クロックを使用することを特徴とする（または特徴としない）リアルタイム・クロックとともに使用することができる。
【００７４】
アルゴリズム８００（図８ａ）はＳＰＳ受信機（図示しない）に位置するリアルタイム・クロックが発生するビーコン・パルスを利用するように修正することができ、あるいは他の追加クロックを使用して割込みをスケジュールすることもできる。たとえば、ブロック８１５および８３５は、所与の数のビーコン・パルスをカウントした後、割込みをスケジュールするように修正することができる。別法として、「次の秒」よりＮマイクロ秒前まで所与の数のビーコンをカウントダウンすることも可能である（ブロック８１５）。
【００７５】
次に図９ａおよび図９ｂを参照すると、本発明の好ましい実施形態により、ＳＰＳ受信機に２次タイミング情報を提供するための例示的なシステムを示す２つの図が示されている。図９ａは、内蔵ＳＰＳ受信機（図示せず）を含むモバイル・ユニット９０５が無線ネットワーク９１０に接続し、次にその無線ネットワーク９１０がインターネットなどの公衆ネットワーク９１５へのアクセスを可能にし、その公衆ネットワーク９１５が１つまたは複数のＮＴＰサーバ９２０へのアクセスを可能にするシステムを表示している。モバイル・ユニット９０５は、内蔵通信プロセッサ（図示せず）を有するものと見なすことができる。モバイル・ユニット９０５は、セルラー・ネットワーク（ＣＤＭＡセルラー、ＴＤＭＡセルラー、ＧＳＭ、ＥＤＧＥ、ＧＰＲＳなど）を介してまたは短距離無線通信ネットワーク（ＩＥＥＥ８０２．１１ａ、ＩＥＥＥ８０２．１１ｂ、ＩＥＥＥ８０２．１１ｇ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈなど）を介して無線ネットワーク９１０に接続することができる。無線ネットワーク９１０は、モバイル・ユニット９０５と公衆ネットワーク９１５の間のブリッジと見なすことができる。また、公衆ネットワーク９１５は、ＮＴＰサーバ（複数も可）９２０とモバイル・ユニット９０５の間の第２のブリッジとしても機能するだろう。
【００７６】
図９ｂは同様のシステムを表示しているが、例外として独立したＳＰＳ受信機９５５とＰＤＡ９６０（通信プロセッサとして動作する）を有している。このような構成の一例は、ＰＤＡに接続された周辺装置を備えたＰＤＡにすることができる。この周辺装置はＳＰＳ受信機を含むことができる（このような周辺装置の一例は、運転指示を提供するのを支援するためにユーザが購入できるマッピング・デバイスになるだろう）。前述の通り、ＰＤＡ９６０は公衆ネットワーク９７０によりＮＴＰサーバ９７５に接続することができ、そのネットワークにはセルラー・ネットワークまたは無線通信ネットワークにすることができる無線ネットワーク９６５を介して接続する。
【００７７】
次に図１０を参照すると、本発明の好ましい実施形態により、内蔵通信プロセッサを備えたＳＰＳ受信機１０００の高レベル図を示す図が示されている。ＳＰＳ受信機１０００は、図１０に示すように、通常のＳＰＳ受信機と見なすことができるＳＰＳセクション１００５と、通信プロセッサ１０１５と、無線ネットワーク・インタフェース１０２５とを含む。
【００７８】
ＳＰＳセクション１００５は、通常のＳＰＳ受信機が有すると思われる通常の回路のすべてを含む。実際に、ＳＰＳセクション１００５は、通信プロセッサ１０１５が何らかの理由で使用不能になった場合に通常のＳＰＳ受信機として動作することになるだろう。ＳＰＳセクション１００５は、アナログ処理ユニット１００９とディジタル処理ユニット１０１１という２つのセクションに大まかに分割することができる。アナログ処理ユニット１００９は、ＳＰＳ衛星によって伝送され、アンテナ１００７によって受信されるアナログＳＰＳ信号をフィルタにかけて増幅するなどの機能を実行する。ディジタル処理ユニット１０１１は、信号捕捉、相関、デコードなどの機能を実行する。図示されていないが、アナログ処理ユニットとディジタルユニットの間には、アナログ信号をディジタル・データ・ストリームに変換するために使用するアナログ／ディジタル変換器が配置されている。
【００７９】
通信プロセッサ１０１５は、前述の通り、ＮＴＰクライアント１０１７と、リアルタイム・クロック１０１９と、パルス・メッセージ発生器１０２１とを備えている。ＮＴＰクライアント１０１７と、リアルタイム・クロック１０１９と、パルス・メッセージ発生器１０２１は同時に動作すると、ＳＰＳセクション１００５がＳＰＳ衛星の伝送を捕捉するのを支援するためにＳＰＳセクション１００５に正確なタイミング情報を提供することができる。
【００８０】
図１０は、通信プロセッサ１０１５に結合された無線ネットワーク・インタフェース１０２５も表示している。無線ネットワーク・インタフェース１０２５は、通信プロセッサ１０１５が生成した電気信号を、タイム・サーバ（図示せず）への接続性を提供するために使用する無線通信ネットワークに準拠した無線信号に変換するために必要な変換をすべて実行する。別法として、有線ネットワーク接続が所望である場合、無線ネットワーク・インタフェース１０２５を有線ネットワーク・インタフェースで置き換えることができる。
【００８１】
次に図１１ａおよび図１１ｂを参照すると、本発明の好ましい実施形態により、本発明の好ましい実施形態から導出したタイミング情報とＧＰＳシステム時間との誤差を示す２通りのデータ・プロットが示されている。このデータ・プロットはＰＭＧの正確さの例を示している。このデータ・プロットは次のように導出されたものである。すなわち、ＧＰＳ受信機がすでに十分な数のＧＰＳ衛星から信号を捕捉しており、連続的にそのＧＰＳ衛星を追跡しているときに、ＧＰＳ受信機はＧＰＳシステム時間をマイクロ秒レベルの正確さまで把握する。これが行われると、ＧＰＳ受信機は、ＰＭＧからのタイミング・パルスの立ち上がりが到着したＧＰＳシステム時間を記録することができる（この立ち上がりは注入時間という）。その場合、その誤差は注入時間とＧＰＳシステム時間との差である。
【００８２】
図１１ａは本発明の好ましい実施形態から導出したタイミング情報に注入された作為的誤差のない誤差を示し、図１１ｂは本発明の好ましい実施形態から導出したタイミング情報に１秒余分な誤差を追加した誤差を示している。注入時間の誤差は、故意に追加した１秒分の誤差の有無にかかわらず、ミリ秒範囲の平均および標準偏差を示している。たとえば、故意にいかなる誤差も追加しない場合、誤差の平均は−０．６１１ミリ秒であり、誤差の標準偏差は３ミリ秒であるが、故意に１秒分の誤差を追加した場合、誤差の平均は１．００１７秒であり、誤差の標準偏差は３．７ミリ秒であった。ただし、図１１ｂに表示したデータ・プロットの平均誤差は単に故意に注入した１秒分の誤差によるものであることに留意されたい。
【００８３】
本発明およびその利点を詳細に説明してきたが、特許請求の範囲で定義した本発明の精神および範囲から逸脱せずに、様々な変更、代用、および改変が可能であることを理解されたい。
【００８４】
そのうえ、本発明の範囲は、本明細書に記載したプロセス、マシン、製品、物質組成、手段、方法、およびステップの特定の実施形態に制限するためのものではない。当業者であれば、本発明の開示から容易に分かるように、現在存在するかまたは後で開発され、本明細書に記載した対応実施形態と実質的に同じ機能を実行するかまたは実質的に同じ結果を達成するプロセス、マシン、製品、物質組成、手段、方法、またはステップは本発明に従って使用することができる。したがって、特許請求の範囲は、このようなプロセス、マシン、製品、物質組成、手段、方法、またはステップをその範囲内に含めるためのものである。
【００８５】
以上の説明に関してさらに以下の項を開示する。
（１）時間情報を提供するための方法において、
第１の通信ネットワークを介してタイム・サーバに照会を送信するステップと、
タイム・サーバからの応答から時刻を決定するステップと、
その時刻がクロックによって維持される時間とは異なる場合にそのクロックを調節するステップと、
第１の通信リンクを介して衛星測位システム（ＳＰＳ）受信機に時間情報を提供するステップであって、その通信リンクがＳＰＳ受信機に情報を伝送するためにＳＰＳ内の衛星が使用する第２の通信リンクとは異なるステップとを含む方法。
（２）送信ステップが、
第１の通信ネットワークを介して第２の通信ネットワークに照会を送信するステップと、
第２の通信ネットワークを介してタイム・サーバに照会を送信するステップとを含む、第１項記載の方法。
（３）決定ステップが、
照会と応答に関連する待ち時間を計算するステップと、
待ち時間を補償するために時刻を調節するステップとを含む、第１項または第２項記載の方法。
（４）時間情報がＳＰＳ受信機へのタイミング・パルスと時間メッセージを含み、タイミング・メッセージがタイミング・パルスの発生に対応する時間を搬送する、第１項、第２項、または第３項記載の方法。
（５）送信ステップが複数のタイム・サーバに複数の照会を送信するステップを含み、決定ステップがそれぞれのタイム・サーバから受信した時刻を平均するステップを含む、第１項、第２項、第３項、または第４項記載の方法。
（６）衛星測位システム（ＳＰＳ）内の信号捕捉を容易にするための方法において、
通信ネットワークを介してタイム・サーバに第１の周期で周期照会を送信するステップと、
タイム・サーバからの応答から時刻を決定するステップと、
その時刻がクロックによって維持される時間とは異なる場合にそのクロックを調節するステップと、
第１の通信リンクを介して第２の周期と等しい周期性でＳＰＳ受信機に定期的にクロックで維持される時間に基づく時間情報を提供するステップであって、その第１の通信リンクがＳＰＳ受信機に情報を伝送するためにＳＰＳ内の衛星が使用する第２の通信リンクとは異なるステップとを含む方法。
（７）第１の周期と第２の周期が異なっている、第６項記載の方法。
【００８６】
（８）提供ステップの前に、
追加クロックが提供する一連の周期ビーコン・パルスをカウントするステップと、
カウントしたビーコン・パルスの数とビーコン・パルスの予想数を比較するステップと、
カウントしたビーコン・パルスの数とビーコン・パルスの予想数が異なる場合にクロックを調節するステップとをさらに含む、第６項または第７項記載の方法。
（９）時間情報がＳＰＳ受信機へのタイミング・パルスとタイミング・メッセージを含み、タイミング・メッセージがタイミング・パルスの発生に対応する時間を搬送する、第６項、第７項、または第８項記載の方法。
（１０）衛星測位システム（ＳＰＳ）内の信号捕捉を援助するためのシステムにおいて、
複数のＳＰＳ衛星からの伝送を受信し、受信した伝送からその現在位置と現時刻を計算するための回路を含むＳＰＳ受信機と、
ＳＰＳ受信機に結合され、外部ソースから時間情報を入手し、ＳＰＳ受信機に時間情報を提供するための回路を含む通信プロセッサと、
通信プロセッサに結合された第１の通信ネットワークと、
第１の通信ネットワークに結合され、正確な時間を維持し、時間照会に応答するための回路を含むタイム・サーバとを含むシステム。
（１１）通信プロセッサが、
第１の通信ネットワークに結合され、タイムサーバとのインタフェースを取るための回路を含むタイム・サーバ・クライアントと、
タイム・サーバ・クライアントに結合され、タイム・サーバが提供する通りに時間を維持するためのリアルタイム・クロックと、
リアルタイム・クロックに結合され、リアルタイム・クロックから取った時間情報をＳＰＳ受信機に提供するための回路を含むパルス・メッセージ発生器（ＰＭＧ）とを含む、第１０項記載のシステム。
（１２）リアルタイム・クロックが所与の周期で定期的に時間をＰＭＧに提供し、システムが、リアルタイム・クロックに結合され、所与の周期の正確さを保証するためにＰＭＧが使用する一連の周期ビーコン・パルスを提供する追加クロックをさらに含む、第１０項または第１１項記載のシステム。
（１３）第１の通信ネットワークが第２の通信ネットワークと第３の通信ネットワークを含み、通信プロセッサが第２の通信ネットワークに結合され、タイム・サーバが第３の通信ネットワークに結合され、第１および第２の通信ネットワークが互いに結合される、第１０項記載のシステム。
【００８７】
（１４）位置測定装置において、
アンテナを介して受信したアナログＳＰＳ信号をフィルタにかけて増幅するための回路を含むアナログ処理ユニットと、
アナログ処理ユニットに結合され、信号捕捉、相関、デコードを実行するための回路を含むディジタル処理ユニットとを含む
衛星測位システム（ＳＰＳ）受信機と、
タイミング・ビーコンとタイミング・メッセージを生成するための回路を含むパルス・メッセージ発生器（ＰＭＧ）ユニットと、
ＰＭＧユニットに結合され、時間を追跡し、タイミング事象を示すための信号を発生するための回路を含むリアルタイム・クロックと、
リアルタイム・クロックに結合され、ネットワークを介して通信プロセッサに結合されたタイム・サーバからタイミング情報を受信し、リアルタイム・クロックに対する時間調節を行うための回路を含むネットワーク・クライアントとを含む
通信プロセッサとを含む、位置測定装置。
（１５）ＰＭＧユニットが第２のクロック入力をさらに含み、第２のクロック入力が他のクロックからのタイミング信号を提供する、第１４項記載の位置測定装置。
（１６）通信プロセッサに結合され、通信プロセッサが提供する電気信号を伝送準備のできた無線信号に変換するための回路を含む無線ネットワーク・インタフェースをさらに含む、第１４項または第１５項記載の位置測定装置。
（１７）通信プロセッサに結合され、通信プロセッサが提供する信号をネットワークと互換性のあるフォーマットに変換するための回路を含む有線ネットワーク・インタフェースをさらに含む、第１４項、第１５項、または第１６項記載の位置測定装置。
【００８８】
（１８）通信プロセッサにおいて、
衛星測位システム受信機が使用するためのタイミング・ビーコンとタイミング・メッセージを生成するための回路を含むパルス・メッセージ発生器（ＰＭＧ）と、
ＰＭＧに結合され、時間を追跡し、タイミング事象をＰＭＧに示すための信号を発生するための回路を含むリアルタイム・クロックと、
リアルタイム・クロックに結合され、ネットワークを介して通信プロセッサに結合されたタイム・サーバからタイミング情報を受信し、リアルタイム・クロックに対する時間調節を行うための回路を含むネットワーク・クライアントとを含む、通信プロセッサ。
（１９）タイミング・メッセージが、タイミング・ビーコンの生成時間に対応する時間を含む、第１８項記載の通信プロセッサ。
（２０）タイム・サーバが提供するタイミング情報が、ネットワーク・クライアントが送信する時間照会に応答するものである、第１８項または第１９項記載の通信プロセッサ。
（２１）タイム・サーバがネットワークにタイミング情報を定期的に同報通信する、第１８項、第１９項、第２０項、または第２１項記載の通信プロセッサ。
（２２）ＰＭＧが第２のクロック入力をさらに含み、第２のクロック入力が周期ビーコンの連続ストリームを提供する、第１８項、第１９項、第２０項、または第２１項記載の通信プロセッサ。
【００８９】
（２３）衛星測位システム（ＳＰＳ）内の信号捕捉を容易にするための方法において、
タイム・サーバによって同報通信された時間メッセージから時刻を決定するステップと、
その時刻がクロックによって維持される時間とは異なる場合にそのクロックを調節するステップと、
第１の通信リンクを介してＳＰＳ受信機に定期的にクロックで維持される時間に基づく時間情報を提供するステップであって、その第１の通信リンクがＳＰＳ受信機に情報を伝送するためにＳＰＳ内の衛星が使用する第２の通信リンクとは異なるステップとを含む方法。
（２４）タイム・サーバが定期的に時間メッセージを同報通信する、第２３項記載の方法。
（２５）提供ステップの前に、
追加クロックが提供する一連の周期ビーコン・パルスをカウントするステップと、
カウントしたビーコン・パルスの数とビーコン・パルスの予想数を比較するステップと、
カウントしたビーコン・パルスの数とビーコン・パルスの予想数が異なる場合にクロックを調節するステップとをさらに含む、第２３項または第２４項記載の方法。
【００９０】
（２６）衛星測位システム（ＳＰＳ）衛星からの信号がＳＰＳ受信機の動作環境によって減衰するときにＳＰＳ内の信号捕捉を可能にするためのシステムおよび方法。このシステムは、公衆ネットワーク（たとえばインターネット２３０）により一方の側のＳＰＳ受信機（たとえばＳＰＳ受信機２１０）およびタイム・サーバ（たとえばタイム・サーバ２２５）に結合された通信サーバ（たとえば通信サーバ２２０）を含む。好ましくは、通信サーバ２２０は、最大の移動性およびフレキシビリティを容易にするために無線ネットワークを介してインターネット２３０に結合されている。通信サーバ２２０は、現時刻についてタイム・サーバ２２５に照会し、現時刻をＳＰＳ受信機２１０に提供する。ＳＰＳ受信機２１０は、信号捕捉の際にそれを援助するために現時刻を利用する。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】図１ａおよび図１ｂは、衛星測位システム（ＳＰＳ）受信機と複数のＳＰＳ衛星が通常通り動作し、ＳＰＳ衛星からの信号が物理的物体によって減衰する環境における例示的なＳＰＳを示す図である。
【図２】本発明の好ましい実施形態により、２次ソースを介してＳＰＳ受信機に正確な時間情報が提供される例示的なＳＰＳシステムを示す図である。
【図３】図３ａ〜図３ｄは、本発明の好ましい実施形態により、２次ソースを介してＳＰＳ受信機に時間情報を提供する様々なシステムを示す図である。
【図４】図４ａおよび図４ｂは、本発明の好ましい実施形態により、２次ソースからＳＰＳ受信機に時間情報を提供するために使用する通信プロセッサの機能図を示す図である。
【図５】図５ａ〜図５ｃは、本発明の好ましい実施形態により、２次ソースからＳＰＳ受信機に時間情報を提供するために使用するシステム内でリアルタイム・クロックの正確さを保証するために基準信号を提供するための追加クロックの使用を示す図である。
【図６】本発明の好ましい実施形態により、ネットワーク・タイム・プロトコル（ＮＴＰ）クライアントの動作を制御する際に使用するための流れ図である。
【図７】図７ａおよび図７ｂは、本発明の好ましい実施形態により、リアルタイム・クロックを制御する際に使用する流れ図である。
【図８】図８ａおよび図８ｂは、本発明の好ましい実施形態により、パルス・メッセージ発生器（ＰＭＧ）の動作を制御する際に使用する流れ図である。
【図９】図９ａおよび図９ｂは、本発明の好ましい実施形態により、ＮＴＰサーバから時間情報を入手するためにパブリック・アクセス・ネットワークに接続された無線ネットワークを利用する例示的な２つのＳＰＳシステムを示す図である。
【図１０】本発明の好ましい実施形態により、２次ソースからのタイミング情報の無線送達を可能にし、内蔵通信プロセッサと無線ネットワーク・インタフェースを備えた強化型ＳＰＳ受信機を示す図である。
【図１１】図１１ａおよび図１１ｂは、本発明の好ましい実施形態により、本発明の好ましい実施形態を使用して導出した時間情報と実際のＧＰＳシステム時間との誤差を示すシミュレーションのデータ・プロットである。
【符号の説明】
【００９２】
２０５  ＳＰＳ衛星
２０６  ＳＰＳ衛星
２０７  ＳＰＳ衛星
２１０  ＳＰＳ受信機
２２０  通信プロセッサ
２２５  タイム・サーバ
２３０  インターネット
２３５  第１の通信リンク
２４０  第２の通信リンク
【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９】
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【図１０】
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【図１１】
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