(57)【要約】自身の位置を特定し得るモバイル通信デバイス（ＭＳ１）の付近に位置される送信器（ＢＳ１）の位置を特定する方法が開示されている。前記方法は、（ｉ）モバイル通信デバイス（ＭＳ１）を複数の基準位置（ｐｎ）に移動させるステップと、（ｉｉ）モバイル通信デバイス（ＭＳ１）の前記位置、及びモバイル通信デバイス（ＭＳ１）から各々の基準位置（ｐｎ）における送信器（ＢＳ１）までの距離を特定するステップと、（ｉｉｉ）前記ステップ（ｉｉ）において特定される前記位置及び対応する前記距離を使用して送信器（ＢＳ１）の前記位置を特定するステップとを有する。上記の方法を利用するモバイル通信デバイス（ＭＳ１）の位置を特定する方法も開示されている。
2004522171.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自身の位置を特定し得るモバイル通信デバイスの付近に位置される送信器の位置を特定する方法であって、
（ｉ）前記モバイル通信デバイスを複数の基準位置に移動させるステップと、
（ｉｉ）各々の前記基準位置において、前記モバイル通信デバイスの位置、及び前記モバイル通信デバイスから前記送信器までの距離を特定するステップと、
（ｉｉｉ）前記ステップ（ｉｉ）において特定される前記位置及び対応する前記距離を使用して前記送信器の前記位置を特定するステップと
を有する方法。
【請求項２】
前記モバイル通信デバイスの前記位置が、前記ステップ（ｉｉ）においてＧＰＳ受信器を使用して特定される請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記送信器が携帯電話ネットワーク基地局であると共に、前記モバイル通信デバイスが、前記基地局に登録されているモバイル携帯電話である請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
モバイル通信デバイスの位置を特定する方法であって、
（ａ）（ｉ）前記モバイル通信デバイスを複数の基準位置に移動させるステップと、
（ｉｉ）各々の前記基準位置において、前記モバイル通信デバイスの前記位置、
及び前記モバイル通信デバイスから送信器までの距離を特定するステップと、
（ｉｉｉ）前記ステップ（ｉｉ）において特定される前記モバイル通信デバイスの
前記位置及び対応する前記距離を使用して前記送信器の位置を特定するステップと
を有する方法によって各々、前記モバイル通信デバイスの付近に位置される少なくとも一つの送信器の位置を特定するステップと、
（ｂ）前記モバイル通信デバイスから前記送信器又は各々の前記送信器までの距離を特定するステップと、
（ｃ）前記ステップ（ａ）において特定される前記送信器又は各々の前記送信器の前記位置、及び前記ステップ（ｂ）において特定される前記距離又は各々の前記距離を使用して前記モバイル通信デバイスの更なる位置を特定するステップと
を有する方法。
【請求項５】
前記モバイル通信デバイスの前記位置が、前記ステップ（ａ）（ｉｉ）においてＧＰＳ受信器を使用して特定される請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記モバイル通信デバイスの前記位置が、前記ＧＰＳ受信器と、前記ステップ（ａ）において特定される前記送信器又は各々の前記送信器の前記位置と、前記ステップ（ｂ）において特定される前記距離又は各々の前記距離とを使用して得られる擬似距離の組み合わせを使用して前記ステップ（ｃ）において特定される請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記ＧＰＳ受信器が明確な位置決定を自身で実現し得ないとき、前記ステップ（ｃ）における前記モバイル通信デバイスの前記位置が特定される請求項６に記載の方法。
【請求項８】
少なくとも一つの送信器が携帯電話ネットワーク基地局であると共に、前記モバイル通信デバイスが、前記基地局に登録されているモバイル電話である請求項４乃至７の何れか一項に記載の方法。
【請求項９】
自身の位置を特定するための測位手段と、自身から、付近に位置される送信器までの距離を特定するためのレンジング手段と、前記測位手段によって特定される、自身の位置、及び前記レンジング手段によって特定される、対応する前記距離を使用して前記送信器の前記位置を特定するように構成される処理手段とを有するモバイル通信デバイス。
【請求項１０】
前記測位手段がＧＰＳ受信器を有する請求項９に記載のデバイス。
【請求項１１】
前記処理手段が、自身によって特定される少なくとも一つの前記送信器の前記位置と、前記レンジング手段によって特定される、対応する一つ又は複数の距離とを使用して前記モバイル通信デバイスの更なる位置を特定するように更に構成される請求項９又は１０に記載のデバイス。
【請求項１２】
前記測位手段がＧＰＳ受信器を有すると共に、前記処理手段が、前記ＧＰＳ受信器によって得られる擬似距離の組み合わせと、前記処理手段によって特定される少なくとも一つの前記送信器の前記位置と、前記レンジング手段によって特定される、対応する一つ又は複数の距離とを使用して前記モバイル通信デバイスの更なる位置を特定するように構成される請求項１１に記載のデバイス。
【請求項１３】
前記レンジング手段は、前記モバイル電話が登録されている携帯電話ネットワーク基地局の形態で送信器への距離を特定し得る、モバイル携帯電話の形態を有する請求項９乃至１２の何れか一項に記載のデバイス。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、送信器の位置を特定するための方法及び対応する装置と、モバイル通信デバイスの位置を特定するための、関連する方法及び対応する装置に関する。
【０００２】
ＧＰＳ位置決定（ｐｏｓｉｔｏｎ  ｆｉｘ）をもたらすために、通常のＧＰＳ受信器は、少なくとも四つのＧＰＳ信号を受信する必要があり、従って観測可能な少なくとも四つのＧＰＳ衛星を有していなければならない。しかしながら、好ましくないことに、樹木が生い茂っている地域、又は都市キャニオン（ｕｒｂａｎ  ｃａｎｙｏｎ）において、いかなる時点においても観測可能な衛星は四つより少ないことがしばしば起こり得る。更に、ＧＰＳ受信器が移動しているとき、例えば車内で移動するユーザが持っているとき、観測可能な衛星の数は急速に変化し得る。
【０００３】
【従来の技術】
ＧＰＳ受信器が組み込まれたモバイル携帯電話の提供、並びに、モバイル電話と、観測可能な衛星が四つより少ないときに位置決定を実現するためにＧＰＳ受信器によって得られる擬似距離（ｐｓｅｕｄｏｒａｎｇｅ）を補うことが登録されている携帯ネットワーク基地局との間のレンジング測定手段（距離測定手段）（ｒａｎｇｉｎｇ  ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ）の使用は、少なくとも関連している米国特許第５９８２３２４号、第６２３６３５９号、及び第６２４９２４５号から知られている。当該装置において、前記基地局の位置は認識されていることが必要とされており、更に前記モバイル電話の位置が電話で特定される場合、前記基地局の位置は前記電話に送信されることが必要とされる。しかしながら、基地局の前記位置が認識されていない場合、又は前記位置が前記電話で特定されているときに前記基地局の前記位置が前記モバイル電話に送信されない場合、前記基地局と前記電話との間の当該レンジングは役に立たない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的は、モバイル通信デバイスの付近に位置されている送信器の位置を特定するための方法及び対応する装置を提供することにあり、更に前記モバイル通信デバイスの位置を特定するための、関連する方法及び対応する装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の第一の態様によれば、送信器の位置を特定する方法は、前記送信器が自身の位置を特定し得るモバイル通信デバイスの付近に位置されている場合に提供される。本発明は、（ｉ）前記モバイル通信デバイスを複数の基準位置（ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ  ｌｏｃａｔｉｏｎ）に移動させるステップと、（ｉｉ）各々の基準位置において、前記モバイル通信デバイスの位置、及び前記モバイル通信デバイスから前記送信器までの距離を特定するステップと、（ｉｉｉ）ステップ（ｉｉ）において特定される前記位置及び対応する距離を使用して前記送信器の位置を特定するステップとを有している。
【０００６】
疑問解消のためであるが、“基準位置”は、前記位置が何らかの手段によって決定されるか、又は予め特定されているという意味を伝えることを意図するものではなく、むしろステップ（ｉｉ）における自身の位置が一旦特定されると、当該位置は、前記送信器の位置がステップ（ｉｉｉ）において特定される基準位置になるという意味を伝えることを意図するものである。
【０００７】
当該方法により、送信器の位置は特定されることが可能となり、それから当該位置がその後前記モバイル通信デバイスの更なる位置を特定するための基準として使用されてもよい。従って、本発明の第二の態様によれば、モバイル通信デバイスの位置を特定する方法であって、（ａ）本発明の第一の態様による方法によって前記モバイル通信デバイスの付近に位置されている少なくとも一つの送信器の位置を特定するステップと、（ｂ）前記モバイル通信デバイスから前記送信器又は各々の送信器までの距離を特定するステップと、（ｃ）ステップ（ａ）において特定される前記送信器又は各々の送信器の位置、及びステップ（ｂ）において特定される前記距離又は各々の距離を使用して前記モバイル通信デバイスの位置を特定するステップとを有する方法が提供される。
【０００８】
ステップ（ｉｉ）における前記モバイル通信デバイスの位置は、ＧＰＳ受信器を使用して特定されてもよく、この場合、前記モバイル通信デバイスの位置が、ＧＰＳ受信器、ステップ（ａ）において特定される前記送信器又は各々の送信器の位置、及びステップ（ｂ）において特定される前記距離又は各々の距離を使用して得られる擬似距離の組み合わせを使用してステップ（ｃ）において特定されてもよい。ステップ（ｃ）の間にＧＰＳ受信器が明確な（ｕｎａｍｂｉｇｕｏｕｓ）位置決定を自身で実現し得ない場合、このことは好都合である。
【０００９】
本発明により、請求項９乃至１３の何れか一項に記載のモバイル通信デバイスももたらされる。
【００１０】
本発明による測位（ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ）の方法を具現化する装置がこの場合、添付図面を参照して例示のみによって記載されるであろう。
【００１１】
【発明の実施の形態】
従来のＧＳＭ携帯電話ネットワーク１の地理的レイアウト（ｇｅｏｇｒａｐｈｉｃａｌ  ｌａｙｏｕｔ）が、図１に概略的に示されている。前記ネットワークは、複数の基地局ＢＳを有しており、それぞれ相互に間隔を置いて配置される地理的位置に位置されている七つの基地局、ＢＳ１乃至ＢＳ７が示されている。当該基地局の各々は、何れか一つのサイト又はサービスエリアにおいてトランキングシステムコントローラ（ｔｒｕｎｋｉｎｇ  ｓｙｓｔｅｍ  ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）によって動作させられる無線送信器及び受信器一式を有している。当該基地局の各々のサービスエリアＳＡ１乃至ＳＡ７は、クロスハッチングによって示されているようにオーバラップして、示されている全領域を一括してカバーする。前記システムは、双方向通信リンク（基地局ＢＳ１乃至ＢＳ７に対してそれぞれＣＬ１乃至ＣＬ７）を備えるシステムコントローラＳＣを更に有していてもよい。当該通信リンクの各々は、例えば専用の陸線（ｌａｎｄ−ｌｉｎｅ）であってもよい。システムコントローラＳＣは、モバイル携帯電話ＭＳ１と前記ネットワークへの加入者との間で通信を可能にするように、公衆電話網（ｐｕｂｌｉｃ  ｓｗｉｔｃｈｅｄ  ｔｅｌｅｐｈｏｎｅ  ｎｅｔｗｏｒｋ（ＰＳＴＮ））に更に接続されていてもよい。複数のモバイル電話ＭＳが設けられ、そのうちの三つ、ＭＳ１、ＭＳ２、及びＭＳ３が示されている。前記モバイル電話の各々は、全領域に渡って、更に実際は領域の外側で自由にローミングすることができる。
【００１２】
図２は、自身が登録されている基地局ＢＳ１との通信のために通信アンテナ２１に接続されると共にマイクロプロセッサ（μｃ）２２によって制御される通信送信器及び受信器（Ｃｏｍｍ  Ｔｘ／Ｒｘ）２０を有するモバイル電話ＭＳ１の構成を更に詳細に示している。携帯電話ネットワーク内の双方向通信のための当該電話の設計及び製造についてはよく知られており、それ自体、本発明の一部を形成しない部分はこの場合更に説明されないであろう。
【００１３】
モバイル電話の従来のコンポーネントに加えて、電話ＭＳ１は、ＧＰＳ軌道衛星（ｏｒｂｉｔｉｎｇ  ＧＰＳ  ｓａｔｅｌｌｉｔｅ）から送信されるＧＰＳスペクトラム拡散信号（ＧＰＳ  ｓｐｒｅａｄ  ｓｐｅｃｔｒｕｍ  ｓｉｇｎａｌ）を受信するためにＧＰＳアンテナ２４に接続されると共にマイクロプロセッサ（μｃ）２２によって制御されるＧＰＳ受信器（ＧＰＳ  Ｒｘ）２３を更に有している。動作時、ＧＰＳ受信器２４は、ＧＰＳアンテナを介してＮＡＶＳＴＡＲ  ＳＰＳ  ＧＰＳ信号を受信してもよく、帯域外電波干渉（ｏｕｔ−ｏｆ−ｂａｎｄ  ＲＦ  ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）、前置増幅（ｐｒｅａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ）、中間周波数帯域（ＩＦ）へのダウンコンバージョン（ｄｏｗｎ  ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ）、及びアナログディジタル変換を最小限化するために通常受動帯域通過フィルタリングによって当該信号を予備的に処理してもよい。結果として得られた、ディジタル化されたＩＦ信号は、使用可能な衛星からの全情報を依然含んだまま、変調された状態に保持され、前記マイクロプロセッサのメモリ（図示略）に入力される。従来のナビゲーションアルゴリズムを使用してモバイル電話の位置が特定され得る擬似距離情報を得るために、前記ＧＰＳ信号は、それから複数（通常１２まで）のディジタル受信器チャネルのうちの何れかにおいて捕捉（ａｃｑｕｉｒｅ）されると共に追尾（ｔｒａｃｋ）されてもよい。ＧＰＳ信号の捕捉及び追尾の当該方法は、例えば「ＧＰＳの原理及びその応用（ＧＰＳ  Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ  ａｎｄ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ）」（カプラン（Ｋａｐｌａｎ）著），ＩＳＢＮ  ０−８９００６−７９３−７，Ａｒｔｅｃｈ  Ｈｏｕｓｅ社の第４章（ＧＰＳ衛星信号特性）及び第５章（ＧＰＳ衛星信号の捕捉及び追尾）からよく知られている。示されている汎用マイクロプロセッサ２２は、基地局通信とＧＰＳ処理との両方を制御するが、同じ結果を得るために、代わりの処理アーキテクチャ、例えば別個の通信及びＧＰＳ  ＩＣを使用するアーキテクチャが使用されてもよいことは評価されるであろう。
【００１４】
以下、基地局の位置の特定について説明される。図３を参照すると、基地局ＢＳ１が、認識されていない座標（ｘｂｓ１，ｙｂｓ１，ｚｂｓ１）に位置されている。モバイル電話ＭＳ１は、ＧＰＳ受信器を有しており、座標（ｘｐｎ，ｙｐｎ，ｚｐｎ）を有するｎ個の異なる位置（ｐｎ）におけるＧＰＳ受信器を使用して位置決定を実現し得る。当該位置において、モバイル電話ＭＳ１は、基地局ＢＳ１に対して距離測定（ｒａｎｇｅ  ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ）（ｒｐｎ−ｂｓ１）を実現し得るような態様で自身が登録されている基地局ＢＳ１と通信し得る。三つの異なる位置において、位置決定と、対応する距離測定とを実現した場合、基地局ＢＳ１の位置が、以下の連立方程式を解くことによって特定され得る。
（ｒｐ１−ｂｓ１）２＝（ｘｂｓ１−ｘｐ１）２＋（ｙｂｓ１−ｙｐ１）２＋（ｚｂｓ１−ｚｐ１）２
（ｒｐ２−ｂｓ１）２＝（ｘｂｓ１−ｘｐ２）２＋（ｙｂｓ１−ｙｐ２）２＋（ｚｂｓ１−ｚｐ２）２
（ｒｐ３−ｂｓ１）２＝（ｘｂｓ１−ｘｐ３）２＋（ｙｂｓ１−ｙｐ３）２＋（ｚｂｓ１−ｚｐ３）２
【００１５】
上記の方程式が、三つの位置決定及び対応する距離測定を必要とする一方、基地局ＢＳ１の高度（ａｌｔｉｔｕｄｅ）と、位置ｐ１及びｐ２とが同じであると仮定することが可能である。この場合、基地局ＢＳ１の位置を特定するために、位置ｐ１及びｐ２において行われる、二つの位置決定及び対応する距離測定のみが必要とされる。同様に異なる位置において、四つ又はそれより多くの位置決定と、対応する距離測定とを行うことが可能であり、これにより、最適な種類の方法を使用して解かれ得る、過剰決定されたセットの方程式（ｏｖｅｒ−ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ  ｓｅｔ  ｏｆ  ｅｑｕａｔｉｏｎ）がもたらされる。スプリアスの位置決定と距離測定とが適当な場合、当該方法の確実性は更に高くなり得る。
【００１６】
以下、送信器の位置の特定について説明される。上記の方法を使用して、いかなる携帯電話ネットワーク基地局の位置も特定され得る。これにより、その後の距離測定は、モバイルユニットの位置を特定するために使用され得る。
【００１７】
図４を参照すると、モバイル電話ＭＳ１は、座標（ｘｂｓｎ，ｙｂｓｎ，ｚｂｓｎ）を有する付近の基地局ＢＳ１、ＢＳ２、及びＢＳ３の位置を先行して特定している、認識されていない座標（ｘｍｓ，ｙｍｓ，ｚｍｓ）に現時点で位置されている。当該基地局から、モバイル電話ＭＳ１は、当該基地局に対する距離測定（ｒｍｓ−ｂｓｎ）を実現することができ、それ故にモバイル電話ＭＳ１の位置を特定し得るような態様で前記基地局と通信することができる。例えば、以下の連立方程式を解くことによって、当該距離測定が得られる。
（ｒｐ１−ｂｓ１）２＝（ｘｂｓ１−ｘｍｓ）２＋（ｙｂｓ１−ｙｍｓ）２＋（ｚｂｓ１−ｚｍｓ）２
（ｒｐ２−ｂｓ１）２＝（ｘｂｓ２−ｘｍｓ）２＋（ｙｂｓ２−ｙｍｓ）２＋（ｚｂｓ２−ｚｍｓ）２
（ｒｐ３−ｂｓ１）２＝（ｘｂｓ３−ｘｍｓ）２＋（ｙｂｓ３−ｙｍｓ）２＋（ｚｂｓ３−ｚｍｓ）２
【００１８】
必要とされる、基地局の位置特定及び距離測定の数を低減するための仮定がここでもなされる。また、最適な方法を使用して解かれ得る過剰決定されたセットの方程式をもたらすために更なる特定がなされてもよい。更に代わりに、モバイルユニットＭＳ１の位置を特定するために、従来の到達時点差（ｔｉｍｅ  ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ  ｏｆ  ａｒｒｉｖａｌ（ＴＤＯＡ））測位技術が使用されてもよい。
【００１９】
上記の例では、ＧＰＳ測位の完全なる代替手段として、先行して認識されていない位置において基地局に対するレンジングが使用されているが、この場合必要でない。例えば、ＭＳ１のＧＰＳ受信器が三つの離れた位置において四つのＧＰＳ衛星を観測し得るとき、好都合なことにモバイル電話ＭＳ１は登録されている単一の基地局の位置が特定されてもよい。それから、ＧＰＳ衛星信号の一つが失われた場合、例えば都市キャニオンに入り込んだとき、前記単一の基地局に対するレンジングは、新たな位置決定を実現するために残りのＧＰＳ信号から導出される擬似距離を補うように使用され得る。
【００２０】
ＧＰＳ受信器の代わりとして、従来の地球局による測位システム（ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ  ｂａｓｅｄ  ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  ｓｙｓｔｅｍ）が、前記基地局の位置を特定するために使用される位置ｐｎをもたらすように使用されてもよい。例えば、モバイル電話ＭＳ１は、自身の位置をブロードキャスト（ｂｒｏａｄｃａｓｔ）する短距離情報ビーコン（ｓｈｏｒｔ  ｒａｎｇｅ  ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  ｂｅａｃｏｎ）のネットワーク内にもたらされてもよい。特定のビーコンの距離範囲内にある場合、ブロードキャストされた位置はモバイル電話ＭＳ１の位置ｐｎの推定に使用され得る。
【００２１】
本発明が主にモバイル電話の測位の商用用途に関して記載されている一方、専用の測位ユニットを含む他のデバイスが当該測位方法を使用し得ることは評価されるであろう。
【００２２】
本開示を読むことにより、他の変形例は当業者にとって明らかであり、当該設計、製造、並びに、ＧＰＳ受信器及びモバイル通信デバイスとそのコンポーネントパーツとの両方の使用において既知となっている他の特徴を含んでいてもよく、本明細書において既に記載されている特徴の代わりに、又は本明細書において既に記載されている特徴に加えて使用されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の携帯電話ネットワークの地理的なレイアウトを示している。
【図２】モバイル携帯電話ＭＳ１の構成を更に詳細に示している。
【図３】固定されている基地局ＢＳ１と位置ｐ１、ｐ２、ｐ３、及びｐ４におけるモバイル電話ＭＳ１との間のレンジングを示している。
【図４】モバイル電話ＭＳ１と基地局ＢＳ１、ＢＳ２、ＢＳ３、及びＢＳ４との間のレンジングを示している。
【国際公開パンフレット】
2004522171.tif 000003
2004522171.tif 000004
2004522171.tif 000005
2004522171.tif 000006
2004522171.tif 000007
2004522171.tif 000008
2004522171.tif 000009
2004522171.tif 000010
2004522171.tif 000011
2004522171.tif 000012
2004522171.tif 000013
2004522171.tif 000014
【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2004522171.tif 000015
【国際調査報告】
2004522171.tif 000016
2004522171.tif 000017
2004522171.tif 000018