(57)【要約】例示的な実施形態は、無線ネットワーク信号を受信し、かつ／または処理するデバイスの位置を判定するために地理データを含む無線ネットワーク信号を使用する。たとえば、この無線信号は、広域ネットワークまたは無線ローカル・エリア・ネットワーク（ＷＬＡＮ）の一部として、私有住宅および商用住宅に一般に存在する無線アクセス・ノードから送信され得る。例示的な実施形態および方法は、従来のＧＰＳ信号が利用可能ではない区域内でおよび従来のＧＰＳ信号が利用可能ではない時に、位置を迅速に判定するために無線信号内の地理データを利用することができる。同様に、例示的な方法およびシステムは、より迅速におよび／またはより正確に地理情報を判定するために、無線信号からの地理データを使用して、利用可能な従来のＧＰＳデータを補足することができる。
2012515346.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
全地球測位システム（ＧＰＳ）デバイス（１１０）であって、
無線ネットワークの地上無線アクセス・ノード（５５）から送信された第１信号（５０）を受信するように構成された第１アンテナ（１１１）を含み、前記第１信号（５０）は、前記アクセス・ノード（５５）の地理データを含み、さらに、
前記アクセス・ノード（５５）の前記地理データに基づいて前記ＧＰＳデバイス（１１０）の位置を計算するように構成されたプロセッサ（１１４）を含む、全地球測位システム（ＧＰＳ）デバイス（１１０）。
【請求項２】
少なくとも１つの関連する非地上ＧＰＳ衛星（１５）から送信された少なくとも１つの第２信号（２０）を受信するように構成された第２アンテナ（１１２）をさらに含み、前記第２信号（２０）は、前記少なくとも１つのＧＰＳ衛星（１５）の地理データを含み、前記プロセッサ（１１４）は、前記アクセス・ノード（５５）の前記地理データおよび前記少なくとも１つのＧＰＳ衛星（２０）の前記地理データのうちの少なくとも１つに基づいて前記ＧＰＳデバイス（１１０）の位置を計算するように構成される、請求項１に記載のＧＰＳデバイス。
【請求項３】
前記第１アンテナ（１１１）および前記プロセッサ（１１４）のうちの少なくとも１つは、信号強度および前記第１信号に含まれる信号データのうちの少なくとも１つに基づいて前記ＧＰＳデバイス（１１０）と前記無線アクセス・ノード（５５）との間の距離を判定するように構成される、請求項１に記載のＧＰＳデバイス。
【請求項４】
前記プロセッサ（１１４）は、前記地理データおよび前記距離に基づいて前記ＧＰＳデバイス（１１０）の前記位置を計算するように構成される、請求項３に記載のＧＰＳデバイス。
【請求項５】
前記第１アンテナ（１１１）は、少なくとも１つの関連する非地上ＧＰＳ衛星（１５）から送信された少なくとも１つの前記第２信号（２０）を受信するようにさらに構成され、前記第２信号（２０）は、前記少なくとも１つのＧＰＳ衛星（１５）の地理データを含み、前記プロセッサ（１１４）は、前記無線アクセス・ノード（５５）の前記地理データおよび軌道を周回する前記ＧＰＳ衛星（１５）の前記地理データのうちの少なくとも１つに基づいて前記ＧＰＳデバイス（１１０）の位置を計算するように構成される、請求項１に記載のＧＰＳデバイス。
【請求項６】
前記第１アンテナ（１１１）は、複数の無線アクセス・ノード（５５）から送信された複数の第１信号（５０）を受信するように構成され、前記プロセッサは、前記複数の信号のそれぞれ内の前記地理データに基づいて前記ＧＰＳデバイス（１１０）の前記位置を計算するように構成される、請求項１に記載のＧＰＳデバイス。
【請求項７】
前記プロセッサ（１１４）は、前記第１信号（５０）のそれぞれの強度および前記第１信号（５０）のそれぞれに含まれるデータに基づいて前記ＧＰＳデバイス（１１０）と前記無線アクセス・ノード（５５）のそれぞれとの間の距離を判定するように構成され、前記プロセッサ（１１４）は、前記判定された距離に基づいて前記ＧＰＳデバイス（１１０）の前記位置を計算するように構成される、請求項６に記載のＧＰＳデバイス。
【請求項８】
全地球測位システム（ＧＰＳ）デバイスの地理位置を入手する方法であって、
前記ＧＰＳデバイス（１１０）で、無線ネットワークの地上無線アクセス・ノード（５５）から送信された第１信号（５０）を受信するステップ（Ｓ３１０）を含み、前記第１信号（５０）は、前記アクセス・ノード（５５）の地理データを含み、さらに、
前記アクセス・ノード（５５）の前記地理データに基づいて前記ＧＰＳデバイス（１１０）の前記地理位置を計算するステップ（Ｓ３２０）を含む、方法。
【請求項９】
前記ＧＰＳデバイス（１１０）で、関連する非地上ＧＰＳ衛星（１５）から送信された第２信号（２０）を受信するステップ（Ｓ３１５）をさらに含み、前記第２信号（２０）は、前記ＧＰＳ衛星（１５）の地理データを含み、そして、
前記アクセス・ノード（５５）の前記地理データおよび前記ＧＰＳ衛星（１５）の前記地理データのうちの少なくとも１つに基づいて前記ＧＰＳデバイス（１１０）の前記地理位置を計算するステップをさらに含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
ネットワークへの無線アクセスを提供する少なくとも１つの地上無線アクセス・ノード（５５）から第１信号（５０）を送信するステップ（Ｓ３００）を含み、前記第１信号（５０）は、前記アクセス・ノード（５５）の地理データを含む、全地球測位システム（ＧＰＳ）を動作させる方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
例示的な実施形態は、全般的には衛星ベースの全地球測位システムのシステムおよび方法、無線ネットワーク、ならびにこれを使用するシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１は、従来の全地球測位システム（ＧＰＳ）１の図である。図１に示されているように、ＧＰＳ対応デバイス／ＧＰＳユーザ１０は、地球を周る軌道内の１つまたは複数の非地上衛星１５から信号２０を受信する。従来のＧＰＳデバイス１０は、たとえば、独立型ＧＰＳデバイス、携帯電話機、商用航空機航法用装置、および／または従来はＧＰＳ衛星１５から１１７６．４５ＭＨｚで送信される信号２０を受信し、処理する任意の他の既知のＧＰＳとすることができる。
【０００３】
ＧＰＳデバイス１０は、従来は、三角測量を介して経度および緯度位置を首尾よく判定するために、複数の衛星１５からの信号を必要とする。信号２０は、衛星１５からの衛星クロック、軌道、および／またはステータス情報ブロードキャストを含んでもよい。信号２０内のこれらの情報は、通常は、各衛星１５から直列に繰り返してブロードキャストされ、ＧＰＳデバイス１０は、この情報のすべてを一緒に受信するために、信号２０全体を受信しなければならない。信号２０は、通常、５０ビット毎秒で送信され、クロック、軌道、およびステータス情報を含むために長さ１５００ビットである。したがって、信号２０内のすべての情報を受信し、そこから正確な緯度および経度位置を計算するために、ＧＰＳデバイス１０は、それぞれ連続する少なくとも３０秒にわたる複数の信号２０を受信しなければならない。同様に、従来のＧＰＳデバイス１０が、信号２０送信の初め以外の時点でオンに切り替えられる（そうである可能性が高い）状況では、そのＧＰＳデバイス１０は、初期位置を提供するために完全な信号データを収集し始めるために、次の直列送信まで待たなければならず、潜在的に、初期位置判定までにもう１つの３０秒全体が追加される。
【０００４】
信号２０からの正確な位置の判定は、従来のＧＰＳシステム１では複数の要因によって影響を受ける場合がある。たとえば、ＧＰＳデバイス１０が、更新された位置情報を獲得しつつある時には、ＧＰＳデバイス１０は、通常、更新された正確な全地球位置（ｇｌｏｂａｌ  ｐｏｓｉｔｉｏｎ）を判定できるようになる前に、３つの異なるＧＰＳ信号２０全体を獲得し、分析しなければならない。信号２０のいずれかの中断または干渉は、各信号２０の完全な情報が受信されなければならず、信号２０内の情報が直列に送信されるので、このプロセスを再開始させる場合がある。建物、陸橋、トンネル、木、大気現象などの不透明物体および反射物体を含む障害物３０が、信号３０を阻止するか、他の形で途絶させる場合がある。具体的に言うと、都市環境および郊外環境で、建物３０が、信号２０を阻止し、反射し、冗長な信号および／または誤りのある信号が、既知の「マルチパス効果」でＧＰＳデバイス１０によって受信される場合がある。建物および構造物３０は、同様に、信号２０の分散を引き起こし、より弱い／不十分な信号が既知の「サニャック効果」でＧＰＳデバイス１０によって受信されることにつながる場合がある。ＧＰＳデバイス１０が、ある時間にわたってアクティブ化された後であっても、ＧＰＳデバイス１０が移動しながらその位置を更新することを試みる時に、これらの障害物３０によってさらなる複雑なステータスが引き起こされる場合がある。すなわち、障害物３０の間でのＧＰＳデバイス１０自体の移動が、信号２０の消失およびマルチパス化にさらに寄与する可能性がある。
【０００５】
正確な全地球位置を判定するために十分な情報にアクセスする際の上で説明した問題点を軽減するいくつかの既知の方法がある。たとえば、ＧＰＳデバイス１０は、信号２０からのすべてより少ないデータを用いて位置を計算することを可能にする、衛星１５に関する追加の位置情報を含むことができる。さらに、高度な信号処理は、信号が全体としては受信されない場合であっても、すべてのデータが最終的に複数の途切れた送信から収集されるように、信号２０の欠けている部分だけが次の直列送信から受信されなければならなくなるように、ＧＰＳデバイス１０が信号２０から情報を取り込み、格納することを可能にする場合がある。マルチパス効果を、ＧＰＳデバイス１０の移動、障害物３０の位置、および信号２０を分析する時の大気条件を考慮に入れることによって減らすことができる。さらに、ＧＰＳデバイス１０は、一部の信号２０が不良または不完全である場合に位置計算を補足するために、４つ以上の衛星１５から信号２０を受信することができる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
例示的な実施形態は、全地球測位システム（ＧＰＳ）のシステムおよび方法を含む。例示的な実施形態は、ローカル無線信号を受信し、かつ／または処理するデバイスの位置を判定するために地理データを含む無線ネットワーキング信号を使用する。この無線信号は、広域ネットワークおよび／または無線ローカル・エリア・ネットワーク（ＷＬＡＮ）などの無線ネットワークの一部として、たとえば私有住宅および商用住宅に一般に存在する無線アクセス・ノードから送信され得る。例示的な実施形態および方法は、たとえばＧＰＳデバイスの初期スタートアップ、ＧＰＳ信号妨害、ＧＰＳ信号分散などを含む、従来のＧＰＳ信号が利用可能ではない区域内でおよび従来のＧＰＳ信号が利用可能ではない時に、位置を迅速に判定するために無線信号内の地理データを利用することができる。例示的な方法は、例示的な実施形態のＧＰＳデバイスとアクセス・ノードとの間の距離の判定をも含む。例示的な方法およびシステムは、より迅速におよび／またはより正確に地理情報を判定するために、無線信号からの地理データを使用して、利用可能な従来のＧＰＳデータを補足することができる。
【０００７】
例示的な実施形態は、添付図面を詳細に説明することによってより明白になり、添付図面では、同様の要素が同様の符号によって表され、添付図面は、実例としてのみ与えられ、したがって、本明細書の例示的な実施形態を限定しない。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】従来の全地球測位システムを示す図である。
【図２】例示的な実施形態の全地球測位システムを示す図である。
【図３】全地球測位システムを動作させる例示的な方法を説明する流れ図である。
【図４】無線ローカル・エリア・ネットワーク内の距離を判定する例示的な方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
例示的な実施形態の詳細な例示的実施形態を、本明細書で開示する。しかし、本明細書で開示される特定の構造的詳細および機能的詳細は、単に、例示的な実施形態を説明するための代表である。しかし、例示的な実施形態を、多数の代替の形で実施することができ、本明細書で示される例示的な実施形態だけに限定されると解釈してはならない。
【００１０】
用語第１、第２などが、本明細書でさまざまな要素を説明するのに使用される場合があるが、これらの要素がこれらの用語によって限定されてはならないことを理解されたい。これらの用語は、ある要素を別の要素から区別するためにのみ使用される。たとえば、例示的な実施形態の範囲から逸脱せずに、第１要素を第２要素と呼ぶことができ、同様に、第２要素を第１要素と呼ぶことができる。本明細書で使用される時に、用語「および／または」は、関連してリストされる項目のうちの１つまたは複数の任意のすべての組合せを含む。
【００１１】
ある要素が、別の要素に「接続される」、「結合される」、「嵌合される」、「取り付けられる」、または「固定される」として参照される時には、その要素を、別の要素に直接に接続しまたは結合することができ、あるいは、介在する要素が存在してもよいことを理解されたい。対照的に、ある要素が、別の要素に「直接に接続される」または「直接に結合される」として参照される時には、介在する要素は存在しない。要素の間の関係を説明するのに使用される他の単語は、類似する形で解釈されなければならない（たとえば、「〜の間に」対「直接に〜の間に」、「隣接する」対「直接に隣接する」など）。
【００１２】
本明細書で使用される時に、単数形「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」は、語法がそうではないことを明示的に示す場合を除いて、複数形をも含むことが意図されている。用語「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ、ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ、ｉｎｃｌｕｄｅｓ、および／またはｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」は、本明細書で使用される時に、述べられた特徴、整数、ステップ、動作、要素、および／または構成要素の存在を指定するが、１つまたは複数の他の特徴、整数、ステップ、動作、要素、構成要素、および／またはその群の存在または追加を除外しないことをさらに理解されたい。
【００１３】
いくつかの代替実施態様では、注記される機能／行為が、図に示された順序から外れて発生し得ることにも留意されたい。たとえば、連続して示される２つの図が、用いられる機能性／行為に応じて、実際には実質的におよび同時に実行されてもよく、あるいは、時々、逆の順序で実行されてもよい。
【００１４】
図面および説明は、例示的な実施形態の要素の間の通信接続を示すために複数の用語およびインジケータを使用するが、２つの別個の要素を、たとえば電磁放射および金属ケーブルを含む無線媒体または物理媒体を介して通信して接続できることを理解されたい。
【００１５】
本発明人は、従来の全地球測位システム（ＧＰＳ）およびその中のデバイスが出会う問題が、従来の軽減技法によって適切には対処されないことを認めた。具体的に言うと、本発明人は、遅い送信速度からのデータの欠如が、従来のＧＰＳ法によって訂正されず、これが、完全なデータ・セットが新たに獲得されなければならない時の、ＧＰＳデバイスをパワー・オンすることに続く初期位置判定を特に複雑にすることを認めた。本発明人は、既知のＧＰＳ法が、増やされた障害物が信号消失およびマルチパス効果を引き起こす都市環境および郊外環境でＧＰＳ信号を受信することに伴って出会う問題に適切に対処しないことをさらに認めた。例示的な実施形態および方法は、これらの新たに認められた問題に、新規の予期されない形で対処し、これを軽減するのを助ける。
【００１６】
図２は、より高速のおよび／またはより正確な位置データ収集および位置計算を可能にすることができる例示的な方法（下で説明する）と共に利用可能な例示的な実施形態のＧＰＳシステム１００の図である。例示的なシステム１００およびその方法は、例示的な実施形態のＧＰＳデバイス１１０の初期パワー・オンに続いておよび／またはＧＰＳデバイス１１０の通常動作中に適用可能とすることができる。図２に示されているように、例示的な実施形態のＧＰＳデバイス１１０は、ＧＰＳアンテナ１１２を介して、軌道を周回する衛星１５から従来のＧＰＳ信号２０を受信し、処理することができる。しかし、従来のＧＰＳデバイスとは異なって、例示的な実施形態は、単独でまたは従来のＧＰＳ信号２０に加えて、地上無線ネットワークから信号５０を受信し、処理するように構成される。
【００１７】
地上無線信号５０は、従来は、２．４ＧＨｚ帯内でオーバーラップしてもよい複数の既知のブロードキャスト・チャネルのうちの１つで、無線アクセス位置またはノード５５から約２．４ＧＨｚで送信される。例示的な実施形態のＧＰＳデバイス１１０は、追加のアンテナ１１１または、信号５０を受信し、処理するように構成された他の受信デバイスおよびプロセッサを含むことができる。代替案では、別個のアンテナ１１１および１１２の代わりに、ＧＰＳデバイス１１０は、約１１７６．４５ＭＨｚの従来のＧＰＳ信号２０と約２．４ＧＨｚの地上無線信号５０との両方を含む複数の周波数で送信された信号を受信できる単一のアンテナを含むことができる。アンテナ１１１および／または１１２を、ＧＰＳデバイス１１０内で信号２０および／または５０を受信し、処理し、および／または分析するように構成された受信器１１３に接続することができる。受信器１１３は、プロセッサ１１４、ＲＡＭ  １１５、ＲＯＭ  １１６、ならびに／または、受信器１１３が信号電力比および強度検出、平均演算、情報抽出、基本数学関数などの機能および判定を含む、アンテナからの信号を処理し、これらの動作の結果を出力することを可能にする他のモジュールおよびハードウェアを含むことができる。代替案では、例示的な実施形態のＧＰＳデバイスを、信号処理を実行するように構成された外部プロセッサにデータを出力するように構成することができる。例示的な実施形態のＧＰＳデバイスは、受信器１１３および／またはプロセッサ１１４からの位置情報および他の情報を出力するためにディスプレイまたは印刷機構１１７をさらに含むことができる。受信器１１３、プロセッサ１１４、ＲＡＭ  １１５、ＲＯＭ  １１６、およびプレゼンテーション・デバイス１１７が、単一の例示的な実施形態のＧＰＳデバイス１１０内に図示されているが、これらのうちのいずれかまたは他の構成要素を、デバイス１１０から遠隔とすることができ、あるいは完全に欠けているものとすることができることを理解されたい。
【００１８】
無線アクセス・ノード５５は、ユーザとインターネットなどのデータ・ソースとの間でデータを交換するのに地上ローカル無線通信を使用する送信器および／または受信器を含むことができる。従来の無線信号５０を、アクセス・ノード５５のすぐ近くで受信される信号５０の約−１０ｄＢｍ電力比に対応する約１００ｍＷでアクセス・ノード５５から送信することができる。信号５０を、−８０ｄＢｍから−９０ｄＢｍ以下もの低い電力比で受信し、処理することができ、例示的なＧＰＳデバイス１１０によって、アクセス・ノード５５から、屋内で約３２ｍ（約１００フィート）または屋外で約９５（約３００フィート）ｍまでの距離での信号５０の受信および処理が可能になる。より長い受信距離を、例示的なシステム１００でアクセス・ノード５５の電力を高めることによって可能にすることができる。ネットワークおよび無線アクセス・ノード５５は、ＷｉＦｉ、８０２．１１ａ、ＷｉＭａｘなどを含む複数の既知の標準規格およびプロトコルのうちのいずれの上でも動作することができる。そのような信号を介してアクセスされるネットワークが、非常に制限され、潜在的に、他のネットワーキング機能を伴わずに地理情報だけをブロードキャストする単一のコンピュータ／プロセッサに制限される場合があり、あるいは、複数の別個のデバイス８０および／またはインターネット／ワールド・ワイド・ウェブ８５に非常に広範囲にネットワーク化され得ることを理解されたい。
【００１９】
無線アクセス・ノード５５は、一般に、都市環境および郊外環境の公衆区域および私有区域内に存在し、検出可能であり、これらの環境内でますます存在し、検出可能になりつつある。たとえば、無線アクセス・ノード５５およびそれを介するインターネットへの接続が、自治体オペレータおよび／または商業オペレータを介して公にアクセス可能である場合がある。いくつかの都市は、図書館、街灯、その他などの市有の構造物または建物の中に配置された無料のまたは料金ベースの公衆アクセス・ノード５５を提供する場合があり、住人が、公衆無線信号５０を介してインターネットまたは他のネットワーク・デバイスを検出し、これらにアクセスすることが可能になる。同様に、コーヒー・ショップ、空港、カフェ、その他などの商業施設が、その施設内で無料のまたは料金ベースのアクセス・ノード５５（時々、ホットスポットと呼ばれる）を提供して、客が無線信号５０を介してインターネットまたは他のネットワークを検出し、これらにアクセスすることを可能にする場合がある。あるいは、たとえば、無線アクセス・ノード５５が、ホーム・ネットワーキング用の商業無線ルータなど、家庭または家族のアクセスおよびネットワーキング用に個人的に所有される場合がある。これらのタイプの無線アクセス・ノード５０は、より高い人口密度、より高い商業活動、および／または無線アクセスに関する高められた需要を有する都市区域および郊外区域で最も密度が高い可能性があるので、無線信号５０は、同様にこれらの区域で最も密度が高い可能性がある。
【００２０】
無線信号５０を、上で述べた公衆アクセス・ノードまたは私有アクセス・ノード５５から送信することができるが、例示的な実施形態のＧＰＳデバイスを含む適切なアンテナ１１１および処理能力を有するすべてのデバイスが、十分な信号強度を有する無線信号５０を受信し、処理することができる。無線信号を介するインターネットおよび／または他のネットワーク・リソースへのアクセスは、認可および認証を必要とし、かつ／または１つもしくは複数の暗号化技法を使用する場合があるが、複数の既知の無線プロトコルの下で、無線信号５０は、信号５０の供給源を識別し、対応するアクセス・ノード５５と通信するための公にアクセス可能な情報を意図的に含む。たとえば、ＷｉＦｉ標準規格およびＩＥＥＥ  ８０２．１１標準規格は、共通して、信号を送信するアクセス・ノード５５を公に識別する信号５０内のフィールドとしてＳＳＩＤ（Ｓｅｒｖｉｃｅ  Ｓｅｔ  Ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ）を使用する。ＳＳＩＤを、アクセス・ポイントおよび／またはネットワークのセキュリティを危険にさらさずに平文でアドバタイズ／送信することができる。というのは、上で述べたように、他のネットワーク・リソースにアクセスするために認可および認証を要求することができるからである。従来のＳＳＩＤは、継続的にブロードキャストされるかＳＳＩＤが既に知られている場合に要求時にブロードキャストされるものとすることができ、ＳＳＩＤを含む無線信号５０を受信するすべてのＷｉＦｉ対応デバイスにとって受信可能かつ暗号化解除可能とすることができる、３２オクテット長のフィールドである。
【００２１】
図２に示されているように、例示的な実施形態のシステム１００では、ＧＰＳデバイス１１０は、少なくとも１つのアクセス・ノード５５に通信可能に接続され、そこから無線信号５０を受信し、処理する。ＧＰＳデバイス１１０は、さらに、従来のＧＰＳ信号２０を受信し、処理しつつある場合があるが、ＧＰＳ信号２０は、例示的な実施形態では必要ではなく、上で述べた都市環境でのそのような信号の受信で経験する問題を考慮すると、利用可能ではない場合がある。例示的なＧＰＳシステム１００を説明したので、例示的なシステムを使用するＧＰＳ通信の方法を、これから、図２を多少参照しながら述べる。
【００２２】
例示的な方法は、全地球位置を判定するためまたはＧＰＳ衛星１５から送信された従来のＧＰＳ信号２０などの他のソースから受信されたデータを補足するために、利用可能なアクセス・ノード５５だけからの無線信号５０（図２）を使用することを含む。図３に示されているように、例示的な方法は、アクセス・ノード５５（図２）からの地理データを入力し、ブロードキャストすることを含むことができる。地理データは、送信するアクセス・ノードの位置を認識可能なフォーマットで記述する。たとえば、アクセス・ノードの緯度および経度を、アクセス・ノードに入力し、アクセス・ノードからブロードキャストすることができる。例示的な緯度および経度データを、従来の１０進フォーマットおよび／または度／分／秒フォーマットで入力することができる。任意の所望のレベルの精度を有する他の認識される位置関連フォーマットを、例示的な方法で同等に使用し、アクセス・ノードに入力することができる。
【００２３】
アクセス・ノードのオペレータおよび／または所有者は、地理データをアクセス・ノードに手動で入力することができる。たとえば、ユーザは、彼または彼女の所在地住所をインターネット上の既知の逆ジオコーディング（ｒｅｖｅｒｓｅ  ｇｅｏ−ｃｏｄｉｎｇ）アプリケーションに入力し、結果の緯度座標および経度座標をアクセス・ノードに入力することができる。その代わりに、アクセス・ノードを、粗分解能位置を確かめ、地理データ自体を入力するように自動的にプログラムすることができる。たとえば、アクセス・ノードは、インターネットなどのデータ・ソースに接続し、そのデータ・ソースを介して、事前にプログラムされた位置データ・セット、位置を示すＩＰアドレスその他を含む、そのアクセス・ノードの位置を判定することができる。
【００２４】
アクセス・ノードは、付近の例示的な実施形態のＧＰＳデバイスによって自由に受信でき、処理できるフォーマットでその位置を記述する地理データを含む信号５０（図２）をブロードキャストする。ステップＳ３００では、アクセス・ノードは、継続的にまたは例示的なＧＰＳデバイスによる特定の要求に応答してブロードキャストすることができ、アクセス・ノードは、その信号の任意の部分で地理データをブロードキャストすることができる。一例として、アクセス・ノードは、従来のＷｉＦｉプロトコルの下で動作することができ、ＳＳＩＤフィールド内でその位置の地理データを継続的に送信することができる。米国オハイオ州コロンバスの６１００  Ｅａｓｔ  Ｂｒｏａｄ  Ｓｔｒｅｅｔという所在地住所について、「３９．９７９６７０」という緯度値および「−８２．８３９８５９」という経度を、ＷｉＦｉ  ＳＳＩＤプロトコルで利用可能な３２個のオクテットのうちの少なくとも１８個を使用してＳＳＩＤに入力することができる。この例では、ピリオド、コンマ、マイナス、分離するフィールド、またはアクセス・ノード出力レベルを含むアクセス・ノードステータス識別子のための追加の１４文字をも、情報がどのように送信されるべきなのかに基づいて使用することができる。あるいは、たとえば度／分／秒フォーマットを標準化し、使用することができ、この場合に、ＳＳＩＤは、
ＳＳＩＤ＝［アクセス・ノード電力］［，］［緯度］［，］［経度］
としてフォーマットされ、ここで、
アクセス・ノード電力＝アクセス・ノードの出力レベルをｍＷ単位で示す３桁の数字
緯度＝［ＮまたはＳの１文字］［度の２桁］［，］［分の２桁］［，］［小数点を含む秒の７桁］
経度＝［ＥまたはＷの１文字］［度の２桁］［，］［分の２桁］［，］［小数点を含む秒の７桁］
である。したがって、上の住所に関するこのフォーマットを使用する例示的な入力は、「１００Ｎ３９，５８，４６．８０００，Ｗ２５，０２，０３．５０００」であり、これは、ＳＳＩＤの３２個のオクテットのすべてを消費する。代替のプロトコルおよび公に利用可能なフィールドを無線信号内で送信できるのと同様に、他のフォーマットを例示的な方法で使用することができる。ステップＳ３００を実行するユーザ／オペレータ／製造業者を、例示的なＧＰＳデバイスならびにさらなる例示的なステップおよび方法のユーザと別個（かつ、これらのユーザに完全に未知）とすることができることをも理解されたい。
【００２５】
ステップＳ３１０では、例示的な実施形態のＧＰＳデバイスは、利用可能な無線信号について適用可能な周波数を調査する。信号を認識した時に、ＧＰＳデバイスは、それに格納され公にアクセス可能な地理データを抽出するために、その信号を分析することができる。ステップＳ３１０でのデータの認識および抽出は、無線信号を従来のＧＰＳ信号よりはるかに迅速にブロードキャストできるので、数秒以下程度で行うことができる。例示的な実施形態のＧＰＳデバイスは、上で述べたように、地理データの複数の異なるフォーマットおよび／または複数の異なる送信プロトコルと、受信された無線信号内のデータ配置とを認識することができる。代替案では、上で述べた度／分／秒フォーマットなどの標準化された送信フォーマットをすべてのユーザによって採用され、例示的な実施形態の中での単純さをさらに高め、潜在的により高速の信号処理時間を実現することができる。無線信号を受信し、識別した時に、地理データを、ＧＰＳデバイスまたは別の独立のプロセッサによってその信号から抽出することができる。上の例によれば、例示的なＧＰＳデバイスは、ＷｉＦｉ信号内の公にブロードキャストされるＳＳＩＤにアクセスし、そのＳＳＩＤ内に格納された緯度情報および／または経度情報を抽出することができる。地理情報を含む単一のまたは複数の無線信号を、ステップＳ３１０で検出し、処理することができる。
【００２６】
受信された無線信号内の地理データが識別され、抽出された後に、例示的なＧＰＳデバイスまたはそれと共に構成された処理デバイスは、ステップＳ３２０で、この情報に基づいて地理位置を判定する。地理位置を判定するのに地理データを使用する複数の例示的な方法を使用することができ、これらの方法は、述べられる例示的な方法のいずれをも組み合わせて使用できることの理解と共に、下で述べられる。
【００２７】
たとえば、ステップＳ３２０で、地理データを含む単一の無線信号が、受信され、分析される場合がある。次に、例示的な実施形態のＧＰＳデバイスは、その単一の無線信号だけに基づいて位置を計算し、計算された位置を出力するか、表示するか、格納するか、他の形で使用することができる。上で述べたように、従来の無線信号は、送信するアクセス・ノードから外に約９５ｍ（約３００フィート）の最大範囲で検出され得る。したがって、単一の無線信号内で送信されるアクセス・ノードの位置は、約±９５ｍ以内の（および、潜在的に、屋内である時にはより正確な）検出するＧＰＳデバイスの正確な地理位置とすることができる。
【００２８】
代替案では、無線信号からの地理データを、ステップＳ３１５で従来のＧＰＳ信号２０（図２）から受信されたデータと共に使用することができる。たとえば、ＧＰＳデバイスは、無線信号からのデータを用いてＧＰＳ信号からのデータを補足することができる。あるいは、ＧＰＳ信号が、一時的に利用不能または信頼できないものになる場合に、ＧＰＳデバイスは、その代わりに、無線信号からの地理データを使用して、粗地理位置を判定し、ＧＰＳ信号に誤りがあるかどうかを判定し、ＧＰＳデバイスが移動したかどうかを判定するなどを行うことができる。この形で、ステップＳ３２０で判定された地理位置を、無線信号（１つまたは複数）とＧＰＳ信号（１つまたは複数）との両方に基づくものとすることができる。
【００２９】
さらにその代わりに、複数の無線信号からの地理データを一緒に使用することができる。たとえば、ステップＳ３１０で複数の信号から地理データを抽出した後に、例示的な方法は、ステップＳ３２０で、それらのデータを平均化演算で組み合わせて、より正確な地理位置を判定することができる。さらに、複数の無線信号を送信する複数のアクセス・ノードの間の距離情報がステップＳ３１６で既知または判定可能である場合には、例示的な実施形態のＧＰＳデバイスの非常に正確な位置を、無線信号だけから計算することができる。
【００３０】
図４に、無線信号特性に基づく、ステップＳ３１６（図３）で使用される方法など、複数のアクセス・ノードの位置を判定する例示的な方法を示す。図４に示されているように、例示的な実施形態のＧＰＳデバイス１１０は、３つのアクセス・ノード５５１、５５２、および５５３と通信している。各アクセス・ノードは、正確な表現でその全地球位置を与える緯度および軽度の組を送信し、アクセス・ノード５５１は、（Ｌｔ１，Ｌｇ１）にあり、アクセス・ノード５５２は、（Ｌｔ２，Ｌｇ２）にあり、アクセス・ノード５５３は、（Ｌｔ３，Ｌｇ３）にある。各アクセス・ノード５５１、２、および３ならびにＧＰＳデバイス１１０が、おおむね同一平面内にある（比較的短い距離および小さい高度差について真でなければならない）と仮定すると、ＧＰＳデバイス１１０の緯度Ｌｔｘおよび経度Ｌｇｙを、各アクセス・ノードとデバイス１１０との間の距離ｄ１、ｄ２、およびｄ３に関して表すことができ、
（Ｌｔ１−Ｌｔｘ）２＋（Ｌｇ１−Ｌｇｙ）２＝ｄ１２    （１）
（Ｌｔ２−Ｌｔｘ）２＋（Ｌｇ２−Ｌｇｙ）２＝ｄ２２    （２）
（Ｌｔ３−Ｌｔｘ）２＋（Ｌｇ３−Ｌｇｙ）２＝ｄ３２    （３）
である。
【００３１】
距離ｄ１、ｄ２、およびｄ３を得ることができるならば、上の式のうちのいずれか２つを、アクセス・ノードの地理データおよび判定された値ｄの精度および正確さと等しい精度および正確さでＧＰＳデバイス１１０の位置について解くことができる。ｄ１、ｄ２、およびｄ３を判定する例示的な方法を、これから説明する。
【００３２】
本発明人は、従来の出力範囲で動作する従来のアクセス・ノードから送信される信号の出力比が、アクセス・ノードからの距離に伴って近似的に逆線形の形で変化し、障害物が、障害物を横切る信号の出力比をさらに下げることを認めた。具体的に言うと、標準的な利用可能な無線ルータなどの従来の１００ｍＷアクセス・ノードについて、信号強度は、大きい障害物干渉なしでアクセス・ノードから６．１ｍ（約２０フィート）ごとに約１０ｄＢｍだけ減少する。
【００３３】
例示的な実施形態のＧＰＳ受信器１１０が、受信無線信号の出力比を判定するように構成される場合には、そのＧＰＳ受信器は、信号強度対距離関係が既知であるならば、ＧＰＳデバイスの現在位置とアクセス・ノードとの間の正確な距離ｄを計算することができる。この関係は、本発明人によって判定された１０ｄＢｍ／６．１ｍ関係をデフォルトとすることができる。その代わりに、アクセス・ノードに、上で述べた地理情報と一緒にこの関係の情報を入力し、送信することができる。たとえば、ＳＳＩＤフィールドの余分な桁に、「１．６４」（信号強度損失対距離比を示す）および最大出力を充てんすることができ、これを用いて、距離を計算することができる。その代わりに、他の比を、アクセス・ノード・オペレータによって実験によって判定することができ、ユーザは、入力され、送信されることができ、他のデフォルト値を、当初にアクセス・ノード製造業者によって入力することができる。同様に、特に上で述べたようにアクセス・ノード出力が従来のレベルを超えて高められた場合に、アクセス・ノード送信電力を含む他のデータを、入力として使用し、ブロードキャストして、例示的な実施形態のＧＰＳデバイスとアクセス・ノードとの間の距離の計算を可能にすることができる。
【００３４】
上の式（１）〜（３）の距離ｄ１、ｄ２、およびｄ３のうちの少なくとも２つが、例示的な方法によって図３のステップ３１６で判定される時には、ＧＰＳデバイスについてセットされる地理位置を、ステップＳ３２０で判定することができる。地理位置が上の例示的な方法のうちの１つまたは複数を単独でまたは組み合わせて使用して判定された後に、緯度および経度を含む地理位置を、ステップＳ３３０で例示的な実施形態のＧＰＳデバイスで印刷し、表示し、格納し、かつ／または他の形で使用することができる。たとえば、ＧＰＳデバイスは、計算された地理位置を使用して、他の相関するデータと共に、所在地住所、郵便番号、タイム・ゾーンなどを判定することができる。
【００３５】
例示的なＧＰＳの方法およびシステムは、都市区域および郊外区域で継続的にブロードキャストされおよび／または継続的に利用可能な無線信号から位置を判定するので、例示的なＧＰＳの方法およびシステムは、従来のＧＰＳ信号が失われ、途切れ、または他の形で利用不能である、都市区域または郊外区域での位置データのより高速のおよび／またはより正確な獲得をもたらすことができる。同様に、例示的な方法およびシステムで説明したような無線信号およびその中の地理データは、迅速にスキャンされ、処理され得るので、スタートアップまたはＧＰＳ信号の他の消失に続く初期地理位置獲得を、ＧＰＳ衛星からの信号を使用する従来の方法およびシステムと比較してより迅速に達成することができる。さらに、無線信号は、より人口の多い区域でより密に存在する可能性があるので、例示的なＧＰＳの方法およびシステムは、従来のＧＰＳ信号が従来のＧＰＳデバイスに浸透できない建物の地下などの区域でおよび／またはトンネル内で運転する時に動作することができる。
【００３６】
したがって、例示的な実施形態および方法を説明したが、当業者は、例示的な実施形態を、通常の実験を介して、さらなる発明的活動なしで変更できることを了解するであろう。たとえば、さまざまな例示的な方法およびデバイスを、位置を判定するものとして説明したが、例示的なデバイスおよび方法を用いて速度および加速度を判定することが、理解され、簡単に達成される。変形形態は、例示的実施形態の趣旨および範囲からの逸脱と考えられてはならず、明白であるはずのすべての修正形態は、次の特許請求の範囲の範囲に含まれることが意図されている。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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