电信网内传送标时的三轴地理位置数据的系统和方法

专利名称：电信网内传送标时的三轴地理位置数据的系统和方法
技术领域：
本发明涉及电信技术及具体地包括通过电信网的音频(声音)通话信道将代表远距通信设备当前位置的地理位置数据传送至例如美国911PSAP的公共安全应答站(PSAP)的改善的系统和方法。
背景技术：
副总统Al Gore最近宣称要开发由基于卫星的美国全球定位系统(GPS)所提供的附加民用信号。“附加民用信号将能显著地改善对全世界数百万用户的导航、定位和定时服务—这些用户包括从背包旅行者和驾船人到农夫和渔民，从飞机驾驶员到通信源，及从科学家到勘探员”，副总统Gore说，“当商业人员和消费者不断开发出系统的新的创造性的系统应用程序时，GPS已成为经济增长和效率的原动力。”的确，GPS和其它基于卫星的定位系统为了商业、公共安全和国家安全的用途而快速地发展。
如果全球定位技术可以可靠、准确和经济地使用，则公共安全将从该技术的应用中得益非浅。在美国和全球内移动电话普遍存在，使用户任何时候在差不多任何地点都能发出呼叫，尤其是紧急呼叫。困难在于不易确定移动呼叫者的位置。对于固定位置或“陆线”电话，用于沿呼叫往回追踪电话位置的技术早已存在。要将移动呼叫者定位较为困难，但这方面需要却方兴未艾。
例如，就在麻省一地，据报告每月就有四万台移动的911呼叫送至Framingham的PSAD(公共安全访问站)，这是所有911呼叫自其路由送出的站。根据CTIA(美国蜂窝通信所)的统计，1997年美国的移动911呼叫超过1千8百万。确定紧急911呼叫者位置的问题由于下列事实而加重个人可能不清醒，可能不会说英语，可能过于歇斯底里以致无法向调度人员提供合适信息，或更可能不知道他/她自己身在何处。在惊慌情况下，大多数911呼叫者对他们身在何处提不出任何线索。
美国政府曾对通信工业界提出解决该问题的要求。FCC目前要求无线电载波能按蜂窝区段将911呼叫定位。更为新近的FCC报告和命令(见归档号94-102；96-264)要求在2001年在67％的情况下覆盖载波应有能力在小于125米的半径内确定发出911呼叫的移动物体的纬度和径度。当然更大的精确度将会提供大得多的好处。例如，当定位信息差100米时，要在拥挤的市中心寻找一个受伤的人可能是困难和拖延时间的。在几米范围内的“定位”将更有用。
已知用于将呼叫者或移动物体至少近似地定位的不同方法。作为商业例子，密歇根州Madison Heights的代码警报公司(Code AlarmCompany)提供了一个系统，其中一个专用蜂窝电话配备了一个LORAN接收机和一个单独的LORAN天线，所得信息通过调制解调送至威斯康星州的中央调度局。由于需要未用蜂窝电话，要提供单独的长鞭LORAN天线并且还须将呼叫通过调制解调送至用于调度服务的中央处理站，所以费用高，以致大众没有能接受该系统。使用中央处理局的缺点是“没有本地知识”的问题，即缺乏有关本地街道，街区以及本地急救服务的知识。该系统对满足FCC的要求不是现实的解决方法。
另一个确定移动电话用户位置的已知方法是三角测量。在三角测量系统中，通过测距技术和移动电话上的转发器来确定移动电话位置。这还要求每个蜂窝塔具有特殊设备。每个蜂窝站的实施费用估计需五十万美元，再加一个区局的部署时间约需两年，这使三角测量法相对地昂贵，既不通用又无法很快实施。三角测量法能否可靠地提供所报告位置的足够正确度，也值得怀疑。
其他人试用一种到达时间差(TDOA)技术，其中三个蜂窝站同时接收数据脉冲串。根据数据脉冲串自电话到达每个蜂窝站的时间的差别，可确定蜂窝电话的近似位置。这样系统的每个蜂窝站的费用约为9万美元，而此方法也还需至少两年实施一个区局。
另一个称为相关连组的卖主实施了一个TDOA系统，称为他们的真实位置系统。该系统正经受测试以确定位置正确度和实施费用。所报告的费用估计为每个蜂窝站5万美元，但随着每个蜂窝站中接收机数量(1-6)的变化而不同。如同三角测量系统一样，当蜂窝站在线时，塔与移动电话之间的连线以很小角度会合在一起，因而减小了位置确定的正确度。第二，如同三角测量系统一样，覆盖面积决定于用合适的天线和基础结构改装的塔。在整个美国实施这类系统基本上要化费几十亿美元。此外，三角测量系统用于将任何移动电话定位的动力具有民用自由含意——不论用户是否请求过。
许多人认为GPS而不是陆地三角测量法成为用户快速准确定位的关键。为使GPS接收机运行，来自26个卫星的40瓦扩展频谱信号必须能由GPS接收机在瞄准线基础上所接收。已经发现建筑物之外的云层、树和其它人工阻挡物似乎对这些信号的接收影响甚微，这些信号抵达地球表面时下降20dB。一般说来，从地球上任一具体位置可“看见”多至8-12GPS卫星，因此例如Motorola、Garmin、Trimble、Magellan、Rockwell和其它厂商的制造商已提供8-12信道接收机以接收GPS信号。这些卫星提供用于标示它们自己位置的信号例如是历表和定时信号以便GPS接收机能导出对这些卫星中的每一个的距离，根据此距离可由GPS接收机在内部计算位置。市场上有现成的OEM顾客用的不同手持GPS接收机，GPS接收机集成电路和板。
Navsys Corporation of Boulder Colorado开发了一个利用GPS信息以提供具有被撞车辆位置的PSAP的早期系统，其中由装在汽车外部的GPS天线所接收的原始GPS数据发送至由Navsys和科罗拉多州的交通部所提供的中央处理站以便处理GPS信息和向科罗拉多州中的ISAP终端提供位置。虽然基于GPS的位置信息证明适用于将所讨论车辆定位，但使用中央处理设备处理原始GPS数据被认为不胜任，也限制了该系统用于其它管辖区域的可携带性。颁给Pace，II的美国专利号5,712,899显示一个机动位置报告系统，显然很类似于Navsys系统，它使用一个移动电话和GPS数据；GPS数据发送至基站，并在那里译码以形成纬度和经度位置信息。
如波士顿的Tendor Cellular所报告的，Motorola开发了用于为最初安装了林肯汽车中的系统的车辆定位的Encore系统。这些系统通过利用连至Encore8信道GPS接收机输出端的蜂窝电话而实施，纬度和经度位置通过调制解调送至得克萨斯州Irving中的Westinghouse(西屋)以便进一步传播至最靠近车辆的PSAP。该系统初始地配置以便只向PSAP提供车辆标识号和位置信息，通过在PSAP调用返回线向有关PSAP提供此信息。
为努力确定后备线电话号，Westinghouse转向国立紧急号码协会或NENA要求提供本地PSAP的电话号。当前这类PSAP号码的正确率为80％水平，而美国约有7000个PSAP。使用调制解调将信息送至例如由Westinghouse维持的中央处理调度中心，可以限制在PSAP处的基础结构数量。
麻省波士顿的Tendler Cellular描述一个整体的可携的单一的蜂窝电话，它包括一个GPS接收机，一个GPS天线，一个用于将自GPS接收机导出的纬度和经度译码的芯片组和一个标示位置的合成声音。换言之，Tendler系统(移动电话)能向PSAP呼叫，然后用合成声音(用英文)字面地将纬度和经度位置信息“告诉”操作员。该系统也能诉报移动电话的电话号码。卖方声称使用合成声音来宣告E-911呼叫者的纬度和经度，可得到一个基本上没有基础结构的系统，在该系统中通过以每终端不大于300美元的费用在CDROM上提供电子地图，PSAP的操作员只须聆听纬度和经度，将它录入并接收靶位，即可在电子图上获得靶位。使用合成声音传送位置数据的Tendler系统在颁给Tendler技术公司的美国专利5,555,286中有所描述。
然而用户和政府机构体验到合成声音系统的困难。PSAP操作员可能不擅长记录和听懂“所说的”纬度和经度数据。操作员在抄录合成声音时可能会出错。最重要的可能是合成声音数据的使用极其有限；它不能轻易地与其它电子系统接口以便根据该数据采取自动化操作。
在转让给AT&T的Grimes的美国专利5,388,147中描述了另一个包括移动电话的公共安全电话系统。该911系统用于将有线和无线(蜂窝)的始发呼叫两者处理和选路由，当移动电话接至GPS接收机时，GPS地理座标被送至蜂窝交换系统。数字传送是优选的。但当不支持数字数据通信时可激励一个内部声音合成器。这是常有的情况，因数字数据传送系统例如ISDN只在有限地区可用并且需要特定译码器，由于数字通信协议非常依赖于硬件、固件和软件的实施，因此它们不能普遍地用于支持通用公共安全系统。
一般而言，要在广大区域内实施所建议的位置报告通信系统是太昂贵了。它们中大部分需要昂贵的设备及/或在每个蜂窝站进行修改，还要在通信网中下行传送。使用声音信道传送具有声音合成的位置数据的系统占用声音信道，因而排除在同一信道上真正的声音通信(现场人对人通话)。在紧急情况下，现场声音连系可能十分重要。
美国专利5,043,736描述了一个用于确定远距离处个人或物体的纬度和经度的系统，它或者就地使用位置数据(包含于设备中的地图显示)，或者通过蜂窝电话交换系统(CTSS)将位置数据自远距设备(基于蜂窝网的)送至基站以供显示，使用一个伪随机码算法以便将来自全球定位系统(GPS)接收机的位置求相关值，而该位置存储于RAM中，用于通过“特定蜂窝调制解调器”传送至基站。因此，在远距设备和特定“基站”两者中都需要特殊设备。
对于公共安全和对于其它应用，仍需改善位置传送方法和设备。需要改善位置正确度；降低费用；提供不断更新的位置信息；提供对地理位置信息的校正；实施改善的自动路由能力等等。本发明在不同方面提供这些和其它改善。

发明内容
本发明的中心方面是一个“带内”或透明数据传送方法，使用音频音将数据，具体讲是位置数据透明地通过蜂窝和有线通信网传送出去。在一个实施例中，用音频音编码的位置数据通过通信网端对端地传送，即自远距呼叫者传至接收呼叫者。透明传送允许在同一信道上与数据传送同时地进行连续声音(现场人声)通信。可用不同音频编码方案在声音信道上传送位置数据。但因DTMF编码/译码早已应用于普通移动电话中，所以双音或DTMF编码是优选的。因此本发明可用很小费用进行部署，或用于新的或用于改型的移动电话上。由于音频音编码位置数据可直接用于移动电话话筒电路以供传送，熟悉技术的人可以相当容易地实施本发明。
根据本发明，音频音可编码为适合于在现有电信基础结构上发送的模拟或数字形式。在任何呼叫接收处可以很少改变现有设备而容易地接收编码位置数据并加以译码。例如，现有CTSS采用在拨号和信令中使用的将DTMF音频音编码和译码的电路。的确，工业标准要求DTMF音不受阻碍地通过网络。
根据本发明的另一方面，透明传送方法可以双向使用，例如送至PSAP或其它呼叫接收设备(它们可以是移动的)或自它们送来，以允许在请求时周期地更新位置数据。
本发明又一方面是一个根据带内位置数据的呼叫路由方法。具有例如DTMF脉冲串形式的位置数据可方便地自声音信道中提取并按随着呼叫者位置不同而不同的目的，例如呼叫路由目的而译码。另一种应用是基于位置的呼叫计费。
本发明另外又一方面是用于校正位置数据以改善位置正确度的方法。根据本发明，呼叫接收站具有固定SPS天线，它的正确位置是由勘测或类似方法所正确地确定的。(此处“呼叫接收站”是字面上使用的；它可以是一个蜂窝站，CTSS站，PSTN本地局等，也可以是PSAP)。SPS接收机周期地通过固定SPS天线获取位置数据及时标，并将该数据记录于动态阵列或缓存中。当收到无线位置数据时，如下面将要阐释的，根据时标查询固定天线位置数据，及确定一个校正系数并用于无线数据。时标的匹配提供10米之内的位置正确度，从而容易地满足最新的FCC人日。


图1是电信网中本发明实施例的简化图。
图2是实施本发明以支持公共安全应答站(PSAP)的框图。
图3阐释呼叫接收者刷新远距呼叫者位置数据的过程。
图4阐释根据本发明的基于位置的呼叫路由方法。
图5是系统实施中本发明实施例的简化概要框图。此系统包括一个卫星定位系统(SPS)，一个具有SPS定位能力的远距通信设备(RCA)(例如一个移动电话或其它无线移动物体)，一个与蜂窝电信交换系统(CTSS)通信的电信服务设备(TSA)及一个与CTSS通信或可选地通过公共交换电话网(PSTN)的呼叫接收机或“呼叫接收”设备(CRA)。
图6是用于显示远距通信设备更大细节的框图，该设备包括用于生成代表相对于本发明的系统实施中的三轴设备位置的标时的三轴地理位置数据的部件和方法。
图7是用于显示网络服务设备更大细节的框图，该设备包括用于根据由远距通信设备送来的三轴地理位置数据处理CTSS和PSTN呼叫建立信令，查询远距通信设备，接收，译码，格式化并完成网络有关服务(例如呼叫路径确定)的部件和方法。
图8是用于显示呼叫接收设备更大细节的框图，该设备用于根据由远距通信设备送来的三轴地理位置数据处理CTSS，PSTN和PBX呼叫建立信令，查询远距通信设备，接收，译码，格式化并完成三轴地理位置相关服务(例如人事和车队管理和E911位置识别)。
图9是双音位置数据信令的阐释。
图10A是第一选代无线移动站的简化框图。
图10B是第二选代无线移动站的简化框图。
图10C是第三选代无线移动站的简化框图。
图10D是第四选代无线移动站的简化框图。
图11是第五选代无线移动站的简化框图。
图12是显示单元的简化框图，它可为移动的也可为固定的，用于在地图显示器上标示远距物体位置。
图13A是一个无线移动站例子的剖面图，其中SPS位于电源盒内。
图13B是一个无线移动站例子的剖面图，其中SPS在电源盒上。
图13C是一个无线移动站例子的剖面图，其中SPS位于电源盒下。
图14是一个可用于实施SPS位置误差校正的硬件体系结构的简化框图。
图15是校正SPS位置数据的过程的流程图。
具体实施例方式
硬件概要参照图5，远距通信设备(RCA)10配置为用于向一个或多个NSA12和所述CRA14发送一个电信网内远距设备的标时的三轴地理位置。在此描述中，RCA也不同地称为远距站、移动站或移动电话，其中移动电话只是一例。作为另一例子，RCA可为装于汽车内的通信单元，用于当车辆丢失或被盗时提供位置数据；它不必要是常规移动电话。
现参照图6，根据阐述性实施例，RCA10由下列部件组成，但又不限于它们一个卫星定位系统(SPS)接收机天线24，一个SPS接收机芯片26，一个SPS数据处理器30，一个中央处理单元34，一个随机存取存储模快(RAM)38，一个电子可擦及可编程只读存储模块(EEPROM)16，一个射频(RF)收发信机天线68，一个RF收发信机66，一个声音和数据信号编码器/译码器处理器62，一个音调生成和检测模块48，一个用户接口显示58，及一个用户触发接口42。值得注意的是，这些部件中许多早就用于常规移动电话设计中，所以为实施本发明而重新设计或改型的工作只需要很少精力和费用。例如，虽然要增加SPS接收机部件，但现有CPU和存储部件仍可共享。
参照图7，网络服务设备(NSA)12的实施例安排为使设备NSA12能与多个所述RCA10和CRA14通信以便设备12能提供三轴地理位置关系的电信网数据服务。这类服务的例子包括根据自多个所述RCA10收到的三轴地理位置数据的呼叫路由确定，三轴地理位置相关呼叫计费等。在一个阐述性实施中NSA12由下列部件组成，但不限于它们一个卫星定位系统(SPS)接收机天线104，一个SPS接收机芯片106，一个SPS数据处理器110，一个中央处理单元86，一个射频(RF)收发信机天线72，一个RF收发信机74，一个声音和数据信号编码器/译码器处理器78，一个音调生成和检测模块82，一个通信网接口设备128，一个三轴地理位置数据相关服务应用程序90，一个三轴地理位置校正数据库210，及三轴地理位置关系数据库服务212。
现参照图8，呼叫接收设备(CRA)14配置为能与多个所述RCA10和NSA12通信以便所述设备14能根据自一个或多个RCA10收到的三轴地理位置数据和自NSA12收到的三轴地理位置关系数据向所述RCA10和所述CRA14的用户提供三轴地理位置关系数据服务。根据一个阐述性实施，CRA14包括下列部件，但不限于它们一个卫星定位系统(SPS)接收机天线154，一个SPS接收机芯片156，一个SPS数据处理器160，一个中央处理单元152，一个声音和数据信号编码器/译码器处理器196，一个音调生成和检测模块148，一个三轴地理位置数据相关服务应用程序170，一个三轴地理位置校正数据库166，一个三轴地理位置关系数据库服务178，一个用户触发接口188，及一个用户显示接口186。RCA不必一定为移动的。它可实施于普通家庭电话中或在具有SPS接收机的计算机中，等等。当自一个设备发出呼叫时，它的准确位置送至CRA。例如，在紧急情况下它能用于给出大建筑物或综合工业企业中的准确位置，这是有用的。常规ANI位置查询可能无用，不准或就是不够精确。
在远距通信设备中获取位置数据再参照图6，电子可擦和可编程只读存储器(EEPROM)16是一个装于所述RCA10内部但又不限于此的部件，它用指令集或微码预编程以便在所述RCA10通电时将所述SPS数据处理器26，所述CPU34和所述音调生成和检测模块48初始化。微码建立运行参数，所述部件利用这些参数根据本发明的方法控制和处理数据。
当所述RCA10进入“通电”情况时，微码将所述SPS数据处理器26初始化为预置数据格式类型，以便输出至所述格式化的SPS数据路径32。微码还将所述SPS数据处理器26初始化为对所述格式化的SPS数据路径32的预置数据输出流率值。最后，微码将所述SPS数据处理器26初始化为对所述格式化的SPS数据路径32的预置数据输出发生率值或刷新率值。
然后微码将所述音调生成和检测模块48初始化为预置音调检测模式或准备自所述通信控制和三轴地理位置数据发送路径46和自所述译码声音、通信控制和三轴地理位置数据输入路径102接收的数据输入格式。所述音调生成和检测模块48还初始化为预置检测模式或准备发送至所述通信控制和三轴地理位置数据发送路径46和至所述通信控制和三轴地理位置数据输入路径50的数据输出格式。所述音调检测和生成模块48初始化为用于检测来自所述通信控制和三轴地理位置数据发送路径46和来自所述译码声音，通信控制和三轴地理位置数据输入路径102的数据的预置数据输入流率值。然后音调检测和生成模块48初始化为用于将数据输出至所述通信控制和三轴地理位置数据发送路径60和至通信和三轴地理位置数据输入路径50的预置数据输出流率值。接着音调生成和检测模块48初始化为对所述通信控制和三轴地理位置数据发送路径60和对所述通信控制和三轴地理位置数据输入路径50的预置数据出现率值或刷新率值。
CPU34初始化为预置的“事件触发器”值，“事件触发器”是通过微码送至CPU34的预编程的数据或条件输入序列，其结果是通过微码预编程入所述EEPROM16而执行后续的序列的过程和事件。事件触发器可由所述CPU34的任何数量的输入所触发，这些输入包括以下信号但不限于这些通过所述用户触发接口42的来自所述RCA10用户的输入；作为预置通信控制命令的自所述NSA12收到的输入(例如网络可听信令)；自CRA14收到的作为预置通信控制命令的输入；或来自CRA14用户的可听命令。最后，CPU初始化为预置数据处理方法和通信参数(即波特率，数据尺寸等)。
所述微码输出路径18的出现建立了一条自所述EEPROM16至所述CPU34，所述SPS数据处理器30和所述音调检测和生成模块48的连接，用于在RCA10设置为“通电”情况时初始化为预置运行参数。在本发明现有实施例中，所述SPS数据处理器30通过一条通信总线连至所述CPU34，因此通过来自所述CPU34的命令自所述EEPROM16中接收初始化预置值。由于SPS数据处理器，所述音调检测和生成模块48通过通信总线连至所述CPU34，因此也通过所述CPU34自所述EEPROM接收初始化预置值。
卫星定位系统(SPS)网20由多个地球轨道卫星组成，它们用给定射频播放标准化格式数据包，在本发明现有实施例下列设备实施下，数据包容易地被接收，转换和做成有用数据；连至SPS接收机芯片26和连至SPS数据处理器30的SPS接收机天线24，及连至SPS接收机芯片106和连至SPS数据处理器110的SPS接收机天线104，及连至SPS接收机芯片156和连至SPS数据处理器160的SPS接收机天线154。连接的设备如所阐述地或者嵌埋入或连至相应设备，并用微码预编程以处理SPS数据传送22信号。
SPS数据传送22信号是一个连续信号，或是与原子钟时间同步的数据消息流播放。由于SPS数据传送22每年365天，每周7天，每天24小时都存在，以非常小的容差同步着，并且在全球存在，因此SPS数据传送22公认为用于获取静态和动态三轴地理位置数据的最正确和可用的手段。
在RCA10的优选实施例中实施的SPS接收机天线24能接收特定范围的所述SPS数据传送，并能在运行环境的广阔范围内运行。SPS接收机天线24的尺寸近似地配合所述RCA10的当前使用，然而当所述SPS接收机天线嵌埋于或十分靠近同样嵌埋于同一所述RCA10内的所述射频(RF)收发信机66时，应该考虑其尺寸和射频屏蔽。所述SPS接收机天线24的现有优选实施例通过一个由天线24制造商和SPS接收机芯片26制造商所规定的合适物理装置连至所述SPS接收机芯片26。
来自SPS接收机天线24的SPS信号由所述SPS接收机芯片26接收，转换成“原始”的或未格式化的二进制SPS数据流，然后通过原始SPS数据输出路径28送至所述SPS数据处理器30。SPS数据处理器30通过与所述SPS接收机芯片26的连接来接收未格式化的或“原始”二进制SPS数据流。在现有优选实施例中SPS数据处理器30嵌埋入或连至RCA10。SPS数据处理器30执行由所述SPS数据处理器制造商规定的预编程指令集或微码。该微码指令所述SPS数据处理器30将输入的原始数据流采样，并在预置的分贝(dB)范围内获取(锁住)所接收SPS卫星信号，然后将来自所述SPS卫星20的SPS数据消息证实。然后所述SPS数据处理器30根据自在所述SPS接收机天线24视野内的所述SPS网20卫星所接收的时间同步数据消息求出相对于geoID(地球)中心的三轴地理位置的相关值，并将下列数据附加于该三轴地理位置数据之后相对于所述RCA10的静态、或动态位置的数据，所述求相关值的时间，及对求相关值的三轴地理位置座标的证实。通过“通电”条件下的初始化过程，所述SPS数据处理器30将求相关值的三轴地理位置数据格式化，及以预置数据输出流率和刷新率，通过格式化的地理位置数据输出路径32将数据输出至所述中央处理单元(CPU)34。
CPU34通过所述格式化三轴地理位置数据输出路径32接收未证实的格式化的三轴地理位置数据，并通过未证实三轴地理位置数据存储路径将其临时存储于随机存取存储模块38中以供证实处理。如本发明中所实施的，用于证实格式化的三轴地理位置数据的方法通过未证实三轴地理位置数据路径40自所述RAM38中检索出未证实的三轴地理位置数据，并通过所述SPS数据处理器制造商检验数据中一个字符或用于确定“有效”或“无效”三轴地理位置数据的信号的存在。如三轴地理位置数据定为“无效”，则所述CPU34忽略所述RAM38内临时存储器中的三轴地理位置数据，并继续将来自所述SPS数据处理器输入的三轴地理位置数据采样。如三轴地理位置数据定为“有效”，则所述CPU34通过有效三轴地理位置数据存储路径52临时地存储“有效”格式化三轴地理位置数据于RAM38中或用它们更新所述RAM38。在本发明优选实施例中，此过程在RCA10的“通电”情况下开始，并与RCA10所完成其它过程无关地继续下去，直至到达“断电”情况，或否则其它预编程微码指令所述CPU34时止。
在本发明现有实施例中，当所述RCA10处于“通电”情况下，不少装置可用于启动一个有效的三轴地理位置相关的通信对话。所述RCA10的用户可通过用户触发接口42启动一串命令，它们代表一个预编程事件触发器，使RCA10进而将三轴地理位置发送至所述NSA12或所述CRA14。用户触发接口42可采取只用于特定环境中的单个瞬时开关的形式，或作为一个正规RCA10。用户触发接口42也可以是键盘形式，允许用户通过预编程按键序列启动事件触发器，通过用户触发接口路径44送至CPU34。
用户触发接口42也可具有测量设备的形式，该测量设备或嵌埋于RCA10内，或通过用户触发接口路径44接至RCA10，它测量RCA10的环境的、动态的和静态的输入，用户以及在RCA10紧邻环境的可检测情况。这允许现用作自动用户触发接口42的测量设备在满足预编程条件时(加速计输入，定时器输入，温度输入等)启动一个事件触发器。用户触发接口42也可以是通过用户触发接口路径44连至所述CPU34的板上音频检测装置的形式，它使用语音识别算法，允许用户通过所选讲述的自然语言(英语，日语，中文，法语，德语等)启动事件触发器。
在用户触发接口的现有优选实施例中，所有RCA10用户的输入，和由RCA10收到的通信控制命令和三轴地理位置关系数据都通过通信控制和三轴地理位置相关数据显示输出路径56送至用户显示接口58。这向用户提供反馈，即用户触发输入的合适序列被处理以启动一个三轴地理位置通信事件触发器。自所述NSA12和所述CRA14收到的三轴地理位置相关数据也可在本发明现有实施例中显示。
另一个用于启动三轴地理位置通信对话的方法是由呼叫接收设备(CRA)14启动一个与所述RCA10的通信对话。当在所述设备间建立起通信信道时，CRA14可使用一个信令方法或预编程入这两个设备的查询命令，以便促使RCA10通过发送一个三轴地理位置至所述CRA14而进行响应。
与网络服务设备的交互作用RCA10启动一个至NSA12的通信路径。当在RCA10和NSA12之间建立起通信路径时，预编程微码指令CPU34自动地将“有效”三轴地理位置数据送至NSA12。三轴地理位置数据相关服务应用程序90可自动地指令NSA12以便当所述RCA10启动通信对话时应用程序90自动地将一个识别的通信控制命令送回给RCA10。
再参照图7，三轴地理位置数据相关服务应用程序90通过通信控制和三轴地理位置相关数据输出路径92将预编程的通信控制数据送至CPU86。CPU86通过通信控制和三轴地理位置数据相关发送路径94将通信控制数据送至音调检测和生成模块82上。依靠音调检测和生成模块82的音调生成功能块将通信控制数据转换为数据的音频音表示。音频音信令最好是DTMF或其它倍数(2倍或更多)音调频率协议。(由于DTMF是一种国际性电信标准协议，)本发明可用于差不多所有电话信令设备，模拟的或数字的，包括例如ISDN，DS-0，1，CAMA，FGD，DMA，TDMA，GSM，AMPS，等。然后音调数据通过通信控制和三轴地理位置数据相关发送路径96往前送至声音/数据信号译/编码器模块78。此设备将音频音格式化为数据流，它适合于制造商的通过射频(RF)，编码声音，通信控制和三轴地理位置数据路径70(CDMA，TDMA，NAMPS，GSM，VHF，UHF等)发送声音和数据的方法。
位置数据编码在现有优选实施例中，位置数据编码为至少一个串，而附加数据串也同样能发送，或是自动地或是按请求发送。基本串包含时标，纬度，经度和高度数据。该时标包括3个字符——分，秒，秒。例如，在08:22:33时时标为2，3，3，而钟点和分的十位数即略去了。这么多是恰当的，因位置数据是经常更新的，例如每秒或每两秒。以后将描述，对于数据校正而言，维持一个60秒数据阵列。这意味着根据每秒一次更新存储了60个采样值或位置。纬度需要8个字符，经度9个字符及高度3个字符。所以优选实施例中基本数据串为23个字符长。可用附加串以发送例如方向向量和速度。
每个数据字符依靠例如查表译为相应的一组两个或更多音频音，虽然可用其它多音编码，但最好用DTMF，一个音组或音对用40msec脉冲串发送，随之以40msec空白。因此在发送基本串时每80msec发送一个字符数据。决定一个串的23个字符需时23×80msec或1.8秒。当然此协议只是阐述性的；音频音数量，音频，脉冲串尺寸，脉冲串率，和刷新率等都可按照具体应用的需要加以选择。在任何情况下，最后的音频脉冲串(1.8秒传送)被加至音频信道，并与(或加至)声音内容一起共存。这对用户是不讨厌的。数据脉冲串的音频电平或幅值可由CPU控制或预先设置。数据脉冲串能做成相对低电平——只是可听的——以便人们可直接在它上面说话。另一方面，特别对于PSAP的紧急呼叫，音调最好就是可听的，因这可向用户再保证线路是工作的及位置数据的确是更新着。
现回至设备的描述，通过编码声音、通信控制和三轴地理位置数据路径98将编码的通信控制数据送至射频(RF)收发信机74。然后RF收发信机74将输入数据自声音/数据信号译/编码器模块78转换为RF传送，其频率由所述设备制造商所预定。该数据传送接着由RF收发信机天线72发射至RCA 10 RF收发信机天线68。现参照图6，通过RF、编码声音、通信控制和三轴地理位置数据路径70接收信号。由RF收发信机天线68接收的信号送至RF收发信机66。然后RF收发信机66将收到的信号转换为由所述RF收发信号66制造商预定，可供通过编码声音、通信控制和三轴地理位置数据输入路径100接收通信控制数据的声音/数据信号译/编码器模块62使用的格式。声音/数据信号译/编码器62使用由所述声音/数据信号译/编码器62制造商所预编程的译码算法以将收到的数据重新组装为可由音调检测和生成模块48使用的格式，译码的通信控制数据接着通过译码声音、通信控制和三轴地理位置数据输入路径102送至音调检测和生成模块48。通信控制数据由音调检测和生成模块48的音调发音功能块所接收，然后自数据的音频音表示转换为由所述音调检测和生成模块48制造商预置的可供RCA10的CPU34使用的格式。该通信控制数据然后由CPU34通过通信控制和三轴地理位置数据输入路径50所接收。通过预编程微码，CPU34将通信控制输入数据识别为一个用于将三轴地理位置数据送至NSA12的命令。
当启动一个事件触发器时(用户触发输入，或通信控制输入)，CPU34执行一组指令以发送三轴地理位置数据。当CPU34继续接收、证实和用“有效”(数据更新RAM时，CPU34通过有效)三轴地理位置数据(路径52为现有“有效”三轴地理位置数据)将RAM38采样。如来自SPS数据处理器30的三轴地理位置数据为“无效”，则CPU34将最后的“有效”三轴地理位置数据保持，通过有效三轴地理位置数据检索路径54检索并发送，直至获得新的“有效”三轴地理位置数据并将它更新入RAM38时止。如出现预置超时情况后CPU34仍未得到“有效”数据，CPU34将默认地送出“无效”数据。
在所述“有效”三轴地理位置数据的采样和送出期间，CPU34禁止三轴地理位置数据证实过程，以便在采样和发送序列期间现有“有效”数据不被破坏、删除或改写。然而，在传送“无效”三轴地理位置数据期间，证实过程继续下去，并当出现“有效”三轴地理位置数据的事件时由CPU34中断“无效”三轴地理位置数据的传送，用“有效”三轴地理位置数据更新RAM38，并进而传送新的“有效”三轴地理位置数据。
CPU34通过通信控制和三轴地理位置数据发送路径46将数据送至音调检测和生成模块48。“有效”地理位置数据然后由音调检测和生成模块48的音调生成功能块转换为数据的音频音表示。此数据通过通信控制三轴地理位置数据发送路径60向前送至声音/数据信号译/编码器模块62。此设备将音频音格式化为数据流，该数据流适合于制造商的通过射频(RF)、编码声音和通信控制和三轴地理位置数据路径70(CDMA，TDMA，NAMPS，GSM，VHF，UHF等)发送声音和数据的方法。
然后编码声音、通信控制和三轴地理位置数据通过编码声音、通信控制和三轴地理位置数据路径64送至射频(RF)收发信机74。RF收发信机以所述设备制造商所预定的频率将来自声音/数据信号译/编码器模块62的输入数据转换为RF传送。该RF传送然后通过RF、编码声音、通信控制和三轴地理位置数据路径70自RF收发信机天线68发射至NSA12RF收发信机天线72。由RF收发信机天线72接收的信号又送至RF收发信机74。RF收发信机74将收到的信号转换为由所述RF收发信机制造商预定的可供通过编码声音、通信控制和三轴地理位置数据路径76接收数据的声音/数据信号译/编码器模块78使用的格式。声音/数据信号译/编码器模块78使用由所述声音/数据信号译/编码器模块78制造商所预编程的译码算法将收到的数据重新组装为可供音调检测和生成模块82使用的格式。译码的三轴地理位置数据然后通过译码声音、通信控制和三轴地理位置数据路径80至送音调检测和生成模块82。音调检测和生成模块82的音调发音功能块接收该三轴地理位置数据并将其自数据的音频音表示转换为由所述音调检测和生成模块82制造商预置的可供NSA12的CPU86使用的格式。然后CPU通过通信控制和三轴地理位置数据路径84接收该三轴地理位置数据。CPU86通过通信控制和三轴地理位置数据输入路径88将“有效”三轴地理位置数据送至三轴地理位置数据相关服务应用程序90以供处理。
NSA12的优选实施例使用与RCA10实施例类似的嵌埋的或连接至NSA12的SPS设备。如下面将解释的，来自所述设备的三轴地理位置数据用于校正所述SPS传送数据22的“内在”误差。
所述SPS接收机天线104的优选实施例与本发明现有实施例中当今存在的一样。所述NSA12优选实施例中实施的所述SPS接收机天线104能够接收特定范围的所述SPS数据传送，并能在运行环境的广阔范围内运行。所述SPS接收机天线104的尺寸适合于当今和所述NSA12一起使用，然而当所述SPS接收机天线嵌埋于位于同一所述NSA12中的所述射频(RF)收发信机74内或与其非常靠近时，应考虑天线104的尺寸和射频屏蔽。所述SPS接收机天线104的优选实施例通过由所述SPS接收机天线104制造商和所述SPS接收机芯片106制造商所提出的恰当物理装置与所述SPS接收机芯片106相连。
所述SPS接收机芯片106自所述SPS接收机天线104接收SPS信号，并将它转换为“原始”或未格式化的二进制SPS数据流，它然后通过所述原始SPS数据输出路径108送至所述SPS数据处理器110。SPS数据处理器110通过与所述SPS接收机芯片106的连接接收该未格式化或“原始”二进制SPS数据流。所述SPS数据处理器110的现有优选实施例嵌埋于所述NSA12中或与其相连。所述SPS数据处理器110执行由所述SPS数据处理器110制造商规定的预编程指令集或微码。该微码指令SPS数据处理器110将输入的原始数据流采样并获取(锁定)收到的在预置分贝(dB)范围内的SPS卫星信号，然后证实来自所述SPS卫星20的SPS数据消息。然后所述SPS数据处理器110根据自处于所述SPS接收机天线104视野内的所述SPS网20卫星收到的时间同步数据消息求相对于geoID(地球)中心的三轴地理位置的相关值，并将下列数据附加于该三轴地理位置数据之后相对于所述NSA12的静态、或动态位置的数据，所述求相关值的时间，和求相关值的三轴地理位置座标的证实。通过“通电”情况下的初始化过程，所述SPS数据处理器110将求相关值的三轴地理位置数据格式化，并通过格式化三轴地理位置数据输出路径112以预置数据输出流率和刷新率向所述中央处理单元(CPU)86发送数据。
三轴地理位置数据相关服务应用程序90指令CPU86对格式化的三轴地理位置数据输入进行证实。如该三轴地理位置数据定为“有效”，则CPU86通过三轴地理位置校正数据库记录输入路径114将三轴地理位置数据送至三轴地理位置校正数据库210以便下一步输入至三轴地理位置误差校正算法。
三轴地理位置数据相关服务应用程序90接收由RCA10发送的三轴地理位置数据，并对收到的数据进行证实。如数据是坏的，则三轴地理位置数据服务应用程序90将通信控制命令发送回RCA10，以要求发送三轴地理位置数据。在自RCA10收到证实的三轴地理位置数据后，三轴地理位置数据相关服务应用程序90检验自RCA10收到的三轴地理位置数据的时标。所述应用程序90然后通过数据库查询路径116向三轴地理位置校正数据库查询，要求通过数据库记录返回路径118送回一个具有相同时标的三轴地理位置校正记录。
三轴地理位置数据相关服务应用程序实施一个误差校正算法，该算法使用两个动态更新的变量数据输入和一个用户定义的变量数据输入。用户定义的变量数据输入代表NSA12的专业勘测或基准标记的三轴地理位置。此三轴地理位置代表一个已知位置，根据它确定求相关值的SPS传送数据22的偏差。第一动态变量数据输入是由本地SPS数据处理器110和相连的SPS设备收到的三轴地理位置，存放于所述三轴地理位置校正数据库210中。此数据代表NSA12的求相关值的三轴地理位置，并与用户定义变量一起使用于计算偏离已知的基准标记的三轴地理位置的三轴地理位置偏差系数。第二动态变量数据输入是自RCA10收到的“有效”三轴地理位置数据。此数据代表RCA的求相关值的三轴地理位置，并与计算的三轴地理位置偏差系数一起使用以便计算所述RCA10的校正三轴地理位置。下面将参照图14和15描述位置校正方法和设备。
网络实施服备在完成RCA10三轴地理位置的误差校正后，三轴地理位置数据相关服务应用程序90通过校正三轴地理位置数据输入路径120将三轴地理位置数据送至三轴地理位置关系数据库服务212。此服务212利用RCA10的校正三轴地理位置数据以便通过三轴地理位置关系数据输出路径122相对于由RCA10送出的三轴地理位置送回一个预定数据记录，这将允许所述NSA12用户根据输入至所述地理位置数据相关服务应用程序90的三轴地理位置关系数据为所述RCA10用户或所述NSA12用户完成网络相关服务。在有些情况下，所述三轴地理位置关系数据库服务212可能从来不将三轴地理位置关系数据记录返回至三轴地理位置数据相关服务应用程序90，而作为替代，存储所述RCA10的三轴地理位置，以备进一步处理或送至本发明领域外的服务。
本发明现有实施例中三轴地理位置数据相关服务应用程序90能完成数个操作中任何一个。所述应用程序90能将另外的通信控制和三轴地理位置关系数据送回至所述RCA10用户。所述应用程序90能通过通信控制和三轴地理位置关系数据路径124将三轴地理位置关系数据送至通信网接口设备128，以使所述应用程序90能通过通信控制和三轴地理位置数据路径130将通信控制数据，三轴地理位置偏差系数数据，所述RCA10的未校正三轴地理位置数据，所述RCA10的校正的三轴地理位置数据和相关连的三轴地理位置关系数据送至多个电信网设备。最后的选择是所述应用程序90不再采取动作，而只在所述应用程序90码或所述应用程序用户所预定义的过程点之前完成所有过程。
在本发明的一个阐释性实施中，NSA12为所述RCA10完成一项服务，利用所述应用程序90以确定通信对话事件的目的地。应用程序90通过通信控制和三轴地理位置相关数据输出路径92将三轴地理位置关系数据送至CPU86，然后CPU86通过所述通信控制和三轴地理位置关系数据路径124将数据送至所述通信网接口设备。通信网接口设备128通过通信控制和三轴地理位置关系数据路径130将通信控制数据和/或三轴地理位置关系数据送至连至蜂窝电信交换系统(CTSS)的多个网络设备和接收它们。在本发明一些实施例中，三轴地理位置数据相关服务应用程序需要来自多个包括CTSS134，PSTN138或PBX202的电信网设备的反馈或其它三轴地理位置关系数据。此数据由通信网接口设备128通过通信控制和三轴地理位置关系数据路径130所接收，并通过通信控制和三轴地位置关系数据输入路径126送至CPU84。
再参照图5，CTSS134将通信控制数据和/或三轴地理位置关系数据向前送至数个路径中的一个。决定于目的地或由所述RCA10用户所请求的服务，CTSS134可以使用相同的所述CTSS或实际上具有与CRA14类似作用的不同CTSS134将通信对话送至另一个RCA10，由于通信对话目的地是另一个实施本发明相同方法的RCA10，所以这两个RCA10的用户都有能力向其它RCA10发送和接收通信控制和三轴地理位置数据。在本发明现有实施例中，通过通信控制和三轴地理位置数据路径130将调用自CTSS134送至目的地的RCA10。RCA10使用一个与本发明无关的现有的蜂窝通信控制方法接收通信对话请求。当所述目的地的RCA10用户收到通信对话请求后，多个CTSS134电信网设备使用现有功能来完成由编码声音、通信控制和三轴地理位置数据路径70和声音、通信控制和三轴地理位置数据路径132所代表的通信电路。
决定于预编程微码和始发与接收RCA10两者用户的操作，任何数量的三轴地理位置数据事件触发器可启动自一个RCA10发送三轴地理位置数据至其它RCA10的通信。还有，决定于所述CPU34，预编程微码和/或接至始发RCA10或接收RCA10的外设的处理能力，它们可能有能力对三轴地理位置数据完成误差校正。
CTSS134的另一个选择是通过通信控制和三轴地理位置数据路径136将通信对话和相关连的通信控制和三轴地理位置关系数据送至多个包括公共交换电话网(PSTN)138的电信网设备。
决定于所述RCA10用户所请求的服务和/或送至PSTN138的三轴地理位置关系数据，所述PSTN138可通过声音、通信控制和三轴地理位置数据路径198将通信对话目的地送至PSTN用户(如POTS)CRA14。
决定于所述RCA10用户所请求的服务和/或送至PSTN138的三轴地理位置相关数据，所述PSTN138可通过通信控制和三轴地理位置关系数据路径140将通信对话目的地送至作为专用小交换机网202内的呼叫接收“代理人”的CRA14。
决定于所述RCA10用户所请求的服务和/或送至CTSS134的三轴地理位置关系数据，通信对话目的地可送至连至所述CTSS134的作为专用小交换机网202内的呼叫接收“代理人”的CRA14。
呼叫接收设备(Cra)的运行CRA14接收通信对话后即完成了回至所述RCA10的通信电路，现在允许通过下列路径在所述RCA10和所述CRA14之间实现直接三轴地理位置通信如上描述的通信控制和三轴地理位置数据相关发送路径192；通信控制和三轴地理位置数据相关发送路径194；声音、通信控制和三轴地理位置数据路径198；声音、通信控制和三轴地理位置数据路径206；声音，通信控制和三轴地理位置数据路径132；编码声音、通信控制和三轴地理位置数据发送路径98；RF、编码声音、通信控制和三轴地理位置数据路径70；编码声音、通信控制和三轴地理位置数据输入路径100；译码声音、通信控制和三轴地理位置数据输入路径102；通信控制和三轴地理位置数据输入路径50；通信控制和三轴地理位置数据发送路径46；通信控制和三轴地理位置数据发送路径60；编码声音、通信控制和三轴地理位置数据路径64；编码声音、通信控制和三轴地理位置数据路径76；和译码声音、通信控制和三轴地理位置数据路径146。如CRA14实施在PBX通信环境中，则可应用下列附加表示编码声音、通信控制和三轴地理位置数据路径200；声音、通信控制和三轴地理位置数据路径204；声音、通信控制和三轴地理位置数据路径206；和声音、通信控制和三轴地理位置数据路径208。
决定于所述CRA14在PBX202环境中的实施，PBX202由下列路径接收通信控制和/或三轴地理位置相关数据自CTSS14通过通信控制和三轴地理位置相关数据路径140，或自PSTN138通过通信控制和三轴地理位置相关数据路径142；及所述CRA14通过通信控制和三轴地理位置相关数据路径144接收通信控制和三轴地理位置相关数据。
RCA10启动一条至所述RCA14的通信路径。当在RCA10与CRA14之间建立起通信路径后，预编程微码指令CPU34自动地将“有效”三轴地理位置数据送至CRA14。CRA14可自动地由三轴地理位置数据相关服务应用程序170指令以便在与所述RCA10通信对话期间自动地将识别的通信控制命令送回至RCA10。
三轴地理位置数据相关服务应用程序170通过通信控制和三轴地理位置相关数据输出路径182将预编程通信控制数据送至CPU152。CPU152通过通信控制和三轴地理位置数据相关发送路径192将通信控制数据送至音调检测和生成模块148上。音调检测和生成模块148的音调生成功能块将通信控制数据转换为数据的音频音表示。此数据通过通信控制和三轴地理位置数据相关发送路径194送至声音/数据信号译/编码器模块196。此设备将音频音格式化为数据流，该数据流适合于制造商通过编码声音。通信控制和三轴地理位置数据路径200(ISDN，模拟)传送声音和数据的方法。
在本发明的PBX202实施例中，通过编码声音、通信控制和三轴地理位置数据路径200将编码的通信控制数据送至PBX202。决定于通信电路路径，PBX202将数据译码并通过声音、通信控制和三轴地理位置数据路径204将通信控制数据送至PSTN138，后者又通过声音、通信控制和三轴地理位置数据路径206将所述通信控制数据送至所述CTSS134；或者，PBX202将所述数据译码并直接将通信控制数据送至CTSS134。否则通信数据通过声音、通信控制和三轴地理位置数据路径198送至PSTN138。
CTSS134通过声音、通信控制和三轴地理位置数据路径132将通信控制数据送至NSA12。所述数据由声音/数据信号译/编码器78所接收。此设备将音调音格式化为数据流，该数据流适合于制造商的通过射频(RF)、编码声音、通信控制和三轴地理位置数据路径70(CDMA，TDMA，NAMPS，GSM VHF，UHF等)传送声音和数据的方法。然后RF收发信机74将来自声音/数据信号译/编码器模块78的输入数据转换为RF传送，其频率由所述设备制造商所预定。该数据传送接着通过RF、编码声音、通信控制和三轴地理位置数据路径70自RF收发信机天线72发射至RCA10RF收发信机天线68。RF收发信机天线68收到的信号送至RF收发信机66。RF收发信机66将收到的信号转换为由所述RF收发信机66制造商所预定的可供声音/数据信号译/编码器模块62使用的格式，模块62通过编码声音、通信控制和三轴地理位置数据输入路径100接收通信控制数据。声音/数据信号译/编码器62使用由所述声音/数据信号译/编码器62制造商所预编程的译码算法将收到的数据重新组装为可供声音检测和生成模块48使用的格式。译码的通信控制数据然后通过译码声音、通信控制和三轴地理位置数据输入路径102送至音调检测和生成模块48。音调检测和生成模块48的音调发音功能块接收该通信控制数据，然后将它自数据的音频音表示转换为由所述音调检测和生成模块48制造商所预置的可供RCA10的CPU34使用的格式。CPU34通过通信控制和三轴地理位置数据输入路径50接收该通信控制数据。通过预编程微码，CPU34将通信控制输入数据识别为将三轴地理位置数据送至NSA12的命令。
当启动事件触发器后(用户触发输入，或通信控制输入)，CPU34执行一组指令以发送三轴地理位置数据。CPU34继续接收，证实并用“有效”数据更新RAM。CPU34通过有效三轴地理位置数据路径52为现有“有效”三轴地理位置数据将所述RAM38采样。如来自所述SPS数据处理器30的三轴地理位置数据是“无效”，则CPU34维持，通过有效三轴地理位置数据检索路径54检索和发送最后的“有效”三轴地理位置数据，直至获取新的“有效”三轴地理位置数据并将它更新入RAM38时止。如达到预定超时情况后CPU34仍未获得“有效”数据，则CPU34默认地发送“无效”数据。
在所述“有效”三轴地理位置数据的采样和发送期间，CPU34禁止三轴地理位置数据证实过程，以便在采样和发送序列中现有“有效”数据不被破坏，删除或重写。然而，在传送“无效”三轴地理位置数据事件中，证实过程在继续，而在出现“有效”三轴地理位置数据的事件中，CPU34会中断“无效”三轴地理位置数据的发送，用“有效”三轴地理位置数据更新RAM38，并进而发送新的“有效”三轴地理位置数据。
CPU34通过通信控制和三轴地理位置数据发送路径46将数据送至音调检测和生成模块48，音调检测和生成模块48的音调生成功能块将“有效”地理位置数据转换为数据的音频音表示。此数据通过通信控制和三轴地理位置数据发送路径60向前送至声音/数据信号译/编码器模块62。此设备将音频音格式化为数据流，该数据流适合于制造商的通过射频(RF)、编码声音、通信控制和三轴地理位置数据路径70(CDMA，TDMA，NAMPS，GSM，VHF，UHF等)传送声音和数据的方法。
该编码声音、通信控制和三轴地理位置数据然后通过编码声音、通信控制和三轴地理位置数据路径64送至射频(RF)收发信机66。RF收发信机66将来自声音/数据信号译/编码器模块62的输入数据转换为RF传送，其频率由所述设备制造商所预定。该数据传送通过RF、编码声音、通信控制和三轴地理位置数据路径70自RF收发信机天线68发射至NSA12RF收发信机天线72。RF收发信机天线72收到的信号然后送至RF收发信机74。RF收发信机74将收到的信号转换为由所述RF收发信机制造商所预定的可供声音/数据信号译/编码器模块78使用的格式，该模块78通过编码声音、通信控制和三轴地理位置数据路径76接收数据。声音/数据信号译/编码器78使用由所述声音/数据信号译/编码器78制造商所预编程的译码算法以将收到的数据重新组装为可供CTSS134使用的格式。NSA12通过声音、通信控制和三轴地理位置数据路径132将未校正三轴地理位置数据送至CTSS134。
决定于通信电路路径，所述CTSS通过声音、通信控制和三轴地理位置数据路径208将三轴地理位置数据送至PBX202，或通过声音、通信控制和三轴地理位置数据路径206将三轴地理位置数据送至PSTN，而后者又通过声音、通信控制和三轴地理位置数据路径204将所述数据送至所述PBX202。否则通过声音、通信控制和三轴地理位置数据路径206将通信数据送至PSTN138，后者通过声音、通信控制和三轴地理位置数据路径198将数据送至所述CRA14。
PBX202将三轴地理位置数据编码，并通过声音、通信控制和三轴地理位置数据路径144将所述数据送至CRA14。声音/数据信号译/编码器196使用由所述声音/数据信号译/编码器196制造商所预编程的译码算法以将收到的三轴地理位置数据重新组装为可供音调检测和生成模块148使用的格式。译码的三轴地理位置数据通过译码声音、通信控制和三轴地理位置数据路径146送至音调检测和生成模块148。音调检测和生成模块148的音调发音功能块接收该三轴地理位置数据，并将它自数据的音频音表示转换为由所述音调检测和生成模块148制造商预置的可供CRA14的CPU152使用的格式。然后CPU152通过通信控制和三轴地理位置数据路径150接收三轴地理位置数据。CPU152通过通信控制和三轴地理位置数据输入路径168将“有效”三轴地理位置数据送至三轴地理位置数据相关服务应用程序170供处理用。
CRA14的优选实施例使用与NSA12实施类似的嵌埋的或连至CRA14的SPS设备。然而，来自所述设备的三轴地理位置数据的使用目的是如下面将描述的校正SPS传送数据22的“内在”误差。
SPS接收机天线154的现有优选实施例嵌埋于CRA14内，能接收特定范围的SPS数据传送，并能在运行环境的广阔范围内操作。如SPS接收机制造商和SPS接收机芯片156制造商所规定的，天线154连至所述SPS接收机芯片156。
所述SPS接收机芯片156的优选实施例是犹如本发明现有实施例中所存在的。SPS信号由所述SPS接收机芯片156自所述SPS接收机天线154中接收，并转化为“原始”或未格式化的二进制SPS数据流，然后它又通过所述原始SPS数据输出路径162送至所述SPS数据处理器160。CRA SPS接收机部件和运行的进一步细节与RCA和/或NSA中的相应电路相仿，因此此处将略去。
三轴地理位置数据相关服务应用程序170指令CPU152对格式化的三轴地理位置数据输入进行证实。如该三轴地理位置数据定为“有效”，则CPU152将该三轴地理位置数据送至三轴地理位置校正数据库166以备下一步通过三轴地理位置校正数据库记录输入路径164输入至三轴地理位置误差校正算法。
三轴地理位置数据相关服务应用程序170接收由RCA10送出的三轴地理位置数据，并对收到的数据进行证实。如数据是坏的，则三轴地理位置数据相关服务应用程序170将通信控制命令发送回至RCA10，以要求送三轴地理位置数据。在自RCA10收到证实的三轴地理位置数据后，三轴地理位置数据相关服务应用程序170检验来自RCA10的三轴地理位置数据的时标。所述应用程序170然后通过数据库查询路径172查询三轴地理位置校正数据库，要求通过数据库记录返回路径174送回带有相同时标的三轴地理位置校正记录。
三轴地理位置数据相关服务应用程序实施一个利用两个动态更新变量数据输入和一个用户定义变量数据输入的误差校正算法。用户定义变量数据输入代表CRA12的专业勘测或基准标记的三轴地理位置。此三轴地理位置代表一个已知位置，根据它确定求相关值的SPS传送数据22的偏差。第一动态变量数据输入是由本地SPS数据处理器160和相连的SPS设备所收到的三轴地理位置。存放于所述三轴地理位置校正数据库166中，此数据代表CRA14的求相关值的三轴地理位置，并与用户定义变量一起使用于计算偏离已知的基准标记的三轴地理位置的三轴地理位置偏差系数。第二动态变量数据输入是自RCA10收到的“有效”三轴地理位置数据。此数据代表RCA的求相关值的三轴地理位置，并与计算的三轴地理位置偏差系数一起使用以便计算所述RCA10的校正三轴地理位置。
在对RCA10上三轴地理位置完成误差校正后，三轴地理位置数据相关服务应用程序170然后通过校正的三轴地理位置数据输入路径176将三轴地理位置数据送至三轴地理位置关系数据库服务178。此服务178利用RCA10的校正的三轴地理位置数据以便通过三轴地理位置关系数据输出路径180送回一个相对于由RCA10送出的三轴地理位置的预定数据记录，这将允许所述CRA14的用户根据输入至所述地理位置数据相关服务应用程序170的三轴地理位置关系数据为所述RCA10用户或所述CRA14用户完成三轴地理位置相关服务。在有些情况下，所述三轴地理位置关系数据库服务178可能从不将三轴地理位置关系数据记录返回至三轴地理位置数据相关服务应用程序170，而作为替代，存储所述RCA10的三轴地理位置，以备进一步处理或送至本发明领域外的服务。
在本发明现有实施例中，所述CRA14用户通过用户触发接口188输入数据变量至所述应用程序170中，从而与所述应用程序170交互作用。不同的类似于RCA输入的输入可用于提供数据输入，用于或者改变CRA的运行特性，或者改变事件触发器参数。在人参与CRA14的情况下，通过连接的用户显示接口186向用户提供反馈。那些要求所述CRA14用户观看三轴地理位置关系数据结果的三轴地理位置数据相关服务可以使用应用程序170将所述三轴地理位置关系数据结果送至CPU152，它又通过通信控制和三轴地理位置相关数据显示输出路径将该数据送至所述用户显示接口。
三轴地理位置数据相关服务应用程序170完成自远程通信设备10或所述网络服务设备12接收三轴地理位置数据的主要功能，并允许所述三轴地理位置数据相关服务应用程序170的用户为所述RCA10用户和所述CRA14的用户完成服务。三轴地理位置相关应用程序可包括以下功能但不限于这些资产追踪，人事和车队管理，电话号查询服务，旅馆服务台服务，过程控制，人员定位，公共安全定位服务，导航，电信网管理等。
位置数据校正如上面所简短地提到的，本发明的重要方面是一种用于校正自例如移动电话的远程通信设备接收的SPS导出的位置数据的方法和设备。已知道卫星信号的一定程度衰退会导致获取的位置信息的不准确性(GPS明显地向军事方面、NASA等而不是公众提供更准确的信息)。本发明提供一个用于克服这些不准确性而提供精确位置数据的解决办法。
校正技术实施于固定位置上，实际上它可以是能见到GPS信号而接收它的任何地方。在本发明一个实施例中，该固定位置是通信网的一部分，例如移动站，CTSS，电话总局等。在另一实施例中，固定位置可以是家庭，办公室或其它商业场所，尤其固定位置可以是一个PSAP。对于许多应用程序，有利的是在通信网内提供固定位置，其中为一个移动呼叫，尤其是紧急或911呼叫提供路由，以便能如下面将阐释地以高准确度完成基于位置的路由。
因此本发明另一特征根据高准确度的校正的位置数据为呼叫，例如紧急911呼叫，提供动态路由。这保证大部分恰当的紧急或公共安全服务提供者能尽快地收到所需信息。例如，数米的位置误差能在将呼叫调度至当地警察局或调度至公路巡逻车之间造成差别，而实际上精确紧急位置是在城市公路上。另一个例子是，在海岸公路上只有数米的差别可能意味着需要陆基紧急援助与要求海岸警卫队进行水上救援的遇险呼叫之间的差别。
现参照图14，在固定位置安装了SPS天线1402以提供位置数据校正。该天线的实际物理位置是例如通过勘测而准确地确定的，并记录入存储器。SPS接收机1404连至固定天线，及固定天线的CPU位置数据被获取后在SPS处理器1406中处理。处理器1406提供包括时标，纬度，经度和高度数据的输出数据，例如作为具有预定格式的ASCII字节流。市场上可用的SPS接收机和处理机可编程以便在例如串行端口上提供所需输出格式。此数据经常更新，例如每数秒一次。(此数据可能会受到SPS传送中所带来的“选择可用性”衰退的影响)。获取的固定天线位置数据送至系统微处理器1408并存放于存储器中(通过总线1410)。该数据存放于存储器中以形成动态或环状阵列，从而例如在任何时候都保持最新60秒的数据。假设平均每秒获取一次数据，则此阵列中将有60个样值，当然此数并不重要。可合适地提供存储器空间。
用于移动电话接收的RF接收机或收发信机1416连至声音/数据编码和译码模块1418以便将输入信号译码为数字数据。此数据输入至音调检测模块1420以检测代表移动电话位置的音频音。所得数据必要时再由微处理器1408处理，以形成最好包括时标、纬度、经度和高度的移动位置数据样值。移动位置数据样值通过总线1410存入例如存储位置1422中。用于由微处理器执行这些操作的程序码可由存储器1426提供，它最好是只读存储器。按照下列方法来校正存储的移动位置数据。现参照图15，校正移动位置数据的过程开始于对初始化步1504作出响应，自固定SPS天线(图14中的1402)获取位置数据1502。乍一看，在已知固定位置上获取SPS位置数据似乎是奇怪的，但这样做的优点将能清楚看出。如上看出的，获取的固定天线位置数据(在通常处理之后，未示出)存放于存储器阵列中。如可编程定时器所标示的(或由硬件中断等)，周期地获取新位置数据并更新该阵列。这些过程1502，1506重复着以保持反映例如60秒周期内最新获取的数据的位置数据阵列。
其次，如参照图14时所提及的，自远距无线设备接收SPS导出位置数据1508。根据接收的数据中标示的纬度和经度(可选地以及高度)，计算无线设备至固定位置的距离1510。该距离与例如100公里的预定范围比较，步1512。如计算的距离超过所选范围1514，则对收到的数据不加任何校正1516，及过程通过“A”循环以便自远距设备获取新数据。这样做是因为距离大时，远程位置的视野内的卫星与同时间内固定位置的视野内的卫星不同的概率就增加。
如计算的距离是在所选范围内，步1518，则读取远程位置数据样值的时标1520，并查询包含固定天线位置数据的存储器阵列1522以了解阵列中是否存在其有相同时标值的样值(标示在远程设备上获得“固定”的同时在固定位置上也获得“固定”)。如在阵列中找到匹配的时标，1524，则使用该数据计算三轴校正系数，步1526，即在每个三维座标中作为所选固定天线位置数据样值与固定天线的已知实际位置的差别而计算该三轴校正系数。此差别标示就在由远程设备获取远程位置的时刻该固定位置的卫星传送数据的有效误差。定时是重要的，因为卫星衰退不是静态的。下一步1528是应用计算的校正值来校正远距位置数据。然后过程循环至“A”以便从远距物体获取新位置数据。所描写过程因此逆转了SPS的“选择可用性”信号衰退。当找到匹配的时标时，应用程序可有信心地期望位置准确度在10米以内。
如计算的距离在校正范围内，但在固定天线位置样值阵列内未找到匹配时标，1530，则仍可通过将阵列中所有样值的校正值求平均而计算校正系数，步1532。这可提供一个有用的逼近，因很可能在过去60秒内获取了该远距数据，而在此期间也获取了固定天线数据。
在现有优选实施例中，如早先参照图7时所描述的，可在网络服务设备(NSA)12中提供误差校正。图7中，地理位置校正数据库210中存储了上面描述的固定天线位置数据样值阵列。图7的CPU86对应于图14的微处理器1408；图7的SPS数据处理器110对应于图14的SPS处理器1406；等等。
在选代方案中，或是外加地，可如图8中所阐释的，可在呼叫接收者CRA中实施误差校正。在此情况下，地理位置校正数据库166中存储上面描述的固定天线位置数据样值阵列。图8的CPU152对应于图14的微处理器1408；图8的SPS数据处理器160对应于图14的SPS处理器1406，等等。
在我们先前申请的专利申请中，我们公开了一个通过电信网的音频话务信道发送远距通信设备的标时的(时间作为UTC)，三轴(X作为纬度，Y作为经度和Z作为高度)地理位置数据至网络服务和/或呼叫接收设备的改善的系统和方法，该呼叫接收设备能接收三轴地理位置数据同时又为每个设备用户完成三轴地理位置关系服务。本发明使用现有流动电话网基础结构，与全球定位系统和数个新型改善措施结合使用，在例如公共安全或紧急响应区段中(美国的拨号911)大量地节省费用，提供精确的用户位置信息。
我们进一步描述例如个人通信系统(PCS)的用于声音和数据通信的无线系统，其中纬度—经度—高度(三轴)位置嵌埋于通信系统的通信信号中，该通信系统用于依靠卫星定位系统(SPS)，例如全球定位系统或全球轨道导航卫星系统来确定PCS用户位置。在每个这类实施例中，该设备包括多个天线，一个电源，一个用于处理SPS数据的设备，一个通信设备和一个由无线链接相连的远程显示单元。
先前的应用阐释过一个移动系统(图10A)，其中PCS/SPS设备包括用于接收SPS信号的一个SPS天线1002和接收机1004；一个SPS信号下变频器1005；一个用于接收转换的天线输出信号并处理它们以提供PCS/SPS用户现有位置和高度以及观察时间的SPS信号处理器1007；一个显示处理器1010和显示器1011；一个用于接收处理器输出信号和通过天线1001将这些信号作为多路转换的1008数据包与声音/数据流输入1009一起发送的收发信机1003；及一个电源1006。
显示单元(图12)包括一个天线1201；一个用于接收由PCS/SPS移动系统收发信机传送的信号的收发信机1202；一个用于接收来自接收机的输出信号并将它们多路分解的基于计算机的处理器1203；一个声音/数据输入输出系统1204；一个SPS数据缓存1205；一个数据输出系统1206；一个通过基于计算机的映射系统1207显示位置的系统；及一个电源1209，因此我们公开具有嵌埋的三轴位置数据的，或通过陆上或通过卫星无线系统的无线交换和路由功能。
早些时候我们描述过传送声音和数据通信的无线系统，例如个人通信系统(PCS)，移动电话或无线电，其中纬度—经度—高度(三轴)位置加至系统中以便快速地将数据包或流嵌埋在通信系统的通信信号中，以便通过卫星定位系统(SPS)，例如全球定位系统或全球轨道导航卫星系统来确定PCS用户位置。在每个实施例中，该设备包括多个天线，多个电源，一个用于处理SPS数据的设备，一个通信设备，一个通信链接和一个通过无线链接相连的远程显示单元。
我们阐释如同图10B中的移动系统，其中SPS(站2)通过连至信号多路转换器1028的通信链接将数据流(如NMEA)提供给PCS(站1)。移动站2包括用于接收SPS信号的一个SPS天线1022和接收机1024；一个SPS下变频器1025；一个用于接收转换的天线输出信号并处理它们以提供PCS/SPS用户的当前位置和高度以及观察时间的SPS信号处理器1027；一个显示处理器1030和显示器1031。站1包括一个用于接收处理器输出信号和通过天线1021将这些信号作为多路转换的1028数据包连同声音/数据流输入1029一起发送的收发信机1023；及一个电源1026。在第二实施例中，SPS位于声音输入(话筒)外壳内及数据流作为数据包嵌埋于或包括于声音流中。图10D显示另一实施例。
现有技术应用中的显示单元(图12)包括一个天线1201；一个用于接收由PCS/SPS移动系统收发信机所发送的信号的收发信机1202；一个用于接收来自接收机的输出信号并将它们多路分解的基于计算机的处理器1203；一个声音/数据输入输出系统1204；一个SPS数据缓存1205；一个数据输出系统1206；一个通过基于计算机的映射系统1207显示位置的系统，及一个电源1209。
一种用于声音和数据通信的无线系统，例个人通信系统(PCS)，其中纬度—经度—高度(三轴)位置嵌埋于通信系统的通信信号中，用于通过卫星定位系统(SPS)，例如全球定位系统或全球轨道导航卫星系统来确定PCS用户位置。在丢失定位信号的事件中，一个惯性平台，例如类似Gyro-Chip II(TM)的固态旋转传感器或同等产品用于保持地理位置中的双维变化。在每个实施例中，该设备包括多个天线，一个电源，一个用于处理SPS数据的设备，一个惯性平台，一个通信设备和一个通过无线链接相连的远距显示单元。
在移动系统的另一个选代实施例中(图10C)，PCS/SPS设备包括用于接收SPS信号的一个SPS天线1042和接收机1044；一个SPS信号下变频器1045；一个用于接收转换的天线输出信号并处理它们以提供PCS/SPS用户的当今位置和高度以及观察时间的SPS信号处理器1047；一个在丢失信号事件中用于更新双维位置的惯性平台1053；一个显示处理器1050和显示器1051；一个用于接收处理器输出信号并通过天线1041将这些信号作为多路转换的1048数据包与声音/数据流输入1049一起发送的收发信机1043；一个电源1046；和一个交换路由转发器1052。
显示单元(图12)包括一个天线1201。一个用于接收由PCS/SPS移动系统收发信机所发送的信号的收发信机1202；一个用于接收来自接收机的输出信号并将它们多路分解的基于计算机的处理器1203；一个声音/数据输入输出系统1204；一个SPS数据缓存1205；一个数据输出系统1206；一个通过基于计算机的映射系统1207显示位置的系统；及一个电源1209。
该实施例应用惯性平台的能力在丢失信号周期内准确地更新用户位置。本发明在无线通信市场上，在丢失SPS数据期间在准确地更新、跟踪和将用户定位中是有用的。
现阐述另一个用于声音和数据通信的无线系统，例如个人通信系统(PCS)，其中纬度—经度—高度(三轴)位置嵌埋于通信系统的通信信号中，用于通过卫星定位系统(SPS)，例如全球定位系统或全球轨道导航卫星系统，以便在丢失定位信号事件中确定PCS用户位置，一个大气压传感器和信号处理器(数字高度计)用于保持地理位置的高度变化。在每个实施例中，该设备包括多个天线，一个电源，一个用于处理SPS数据的设备，一个数字高度计，一个通信设备，及一个由无线链接相连的远程显示单元。
在移动系统的另一个选代实施例中(图10C)，PCS/SPS设备包括用于接收SPS信号的一个SPS天线1042和接收机1044；一个SPS信号下变频器1045；一个用于接收转换的天线输出信号并处理它们以提供PCS/SPS用户的当前位置和高度以及观察时间的SPS信号处理器1047；一个用于在丢失信号事件中更新高度的数字高度计1053；一个显示处理器1050和显示器1051；一个用于接收处理器输出信号并通过天线1041将这些信号作为多路转换1048数据包与声音数据流输入1049一起发送的收发信机1043；一个电源1046；和一个交换路由转发器1052。
显示单元(图12)包括一个天线1201；一个用于接收由PCS/SPS移动系统收发信机所发送的信号的收发信机1202；一个用于接收来自接收机的输出信号并将它们多路分解的基于计算机的处理器1203；一个声音数据输入输出系统1204；一个SPS数据缓存1205；一个数据输出系统1206；一个通过基于计算机的映射系统1207来显示位置的系统；及一个电源1209。此系统应用数字高度计的能力在丢失信号周期内准确地更新用户位置。
现参照图13，我们阐释过现有无线移动系统的实施，例如MotorolaCellular Micro Tac Ultra Lite，Ericcson 338等(图13A)，它通过无线设备1307中的端口传统地发送声音或数据通信。参照图11，SPS系统在无线移动站之外；该设备包括多个天线1101和1102，一个SPS射频前端或下变频器1103，一个具有支持功能和晶体钟1104的多信道SPS相关器，一个SPS处理器1105，通信处理器1106，连至现有无线移动系统1107的数据连接，数据多路转换器或逻辑装置1109，一个收发信机1108，扩音器/话筒组件1110，一个包含可充电电池和部件1102-1106的电源，及一个载有话务信道和将其路由的无线基础结构。此外，在每个实施例中，包括纬度—经度—高度(三轴)位置的数据加至系统中为了快速地将数据包或调制数据流嵌埋入通信系统的通话信道。在图13A的实施例中，SPS位于电源盒内。在图13B的选代实施例中，SPS位于电源盒上面。
参照图13，我们早先描述过将SPS系统放置于电源1331之内、之上或之下，该电源是可卸下的电池，通过一个制造以与现有数据端口1327配合的整体地模压的电气连接来传送数据，需要时可增加一个与SPS设备上原有端口并行使用的第二数据端口，以便保持制造商的设计功能。此外，包含嵌埋的三轴位置数据的此传送将由陆上或卫星无线系统在话务信道(声音)中运载。图13C显示另一个选代应用。
在我们的发明的原理被阐释和描述后，对于熟悉技术的人来说，很清楚本发明可在不背离这些原理的情况下在安排和细节上进行更改。我们要求所有更改都应在所附权利要求书的实质和范围之内。
权利要求
1.一种用于校正SPS远距位置数据的方法，包括下列步骤在已知固定位置处提供SPS接收天线；通过固定位置天线获取SPS位置数据样值；接收包括时标的远距位置数据；对远距位置数据的时标进行匹配以找到于同一时候获取的固定天线位置数据的相应样值；将固定天线位置数据的相应样值与固定天线的已知实际位置比较以确定校正值；及将校正值应用于远距位置数据。
2.根据权利要求1的方法，还包括根据收到的远距位置数据计算固定天线位置与远距位置之间的距离；及如计算的距离大于预定校正范围，则摒弃所述匹配，比较和应用校正值的步骤。
3.根据权利要求1的方法，其中所述通过固定位置天线获取SPS位置数据样值的步骤包括为在预定时间周期内获取的固定天线位置数据样值形成一个缓存。
4.根据权利要求3的方法，其中所述形成缓存的步骤包括将在大约一分钟内获取的固定天线位置数据样值存储起来。
全文摘要
一个例如移动电话的远距通信设备(10)配备了卫星位置系统SPS接收机(26)以获取位置数据。使用多音频音编码(48)例如DTMF，将位置数据编码，以便在包括移动CTSS(134)和PSTN(138)的电信网(12)的声音信道(70)上将其传送至呼叫接收设备(14)，例如公共安全应答站(PSAP)。使用网络(210)中或应答站(166)上的固定天线(1402)接收设备(1404)和相关数据库(1412)来实现位置数据校正以改善位置正确度。本发明的优点是低实施费用，改善的位置正确度和位置数据的透明信令，从而不中断当时的声音通信。
文档编号G01S5/00GK101018421SQ20071008783
公开日2007年8月15日 申请日期1998年5月19日 优先权日1997年5月19日
发明者丹·A·普雷斯顿, 约瑟夫·D·普雷斯顿, 詹姆斯·A·弗罗曼 申请人:爱尔比奎特公司