包括定位确定接收器的紧急无线定位系统的制作方法

专利名称：包括定位确定接收器的紧急无线定位系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于定位连接到互联网电话适配器的通信设备并将该定位传 输给紧急服务接线员或被允许的服务的方法和装置。本发明可被采用以对 符合美国的增强型911 (E911)规范的紧急呼叫者进行定位，或者对世界 的其它管辖区中的紧急呼叫者进行定位。
背景技术：
A无钱定位确定发射射频(RF)能量的设备的物理位置的方法被称为地理定位 (geolocation )。对于RF发射器的地理定位来说，存在多种技术。常用的地理定位技术被称为到达时间差(TDOA)。传统上，借助于TDOA进行 的地理定位是通过在处于不同的并且已知的位置的多个传感器同时捕获 RF发射器的信号来实现的。在多个传感器中任何 一对传感器之间的TDOA 是RF能量从其起始点传播到两个传感器的中每一个传感器所用的时间的 差值。在已知位置在二维上进行的两个传感器之间的TDOA的测量生成一 条双曲线，这两个传感器与该双曲线的焦点相符合。该双曲线生成可能从 其发出RF能量的多个位置。从其他传感器对得到多条双曲线将会产生从 其发出RF能量的唯一的位置。在二维上利用TDOA进行RF发射器的地 理定位要求信号由处于最少三个不同地理位置的传感器接收。每对传感器 生成作为RF能量的可能来源的双曲线。在三维上利用TDOA进行RF发 射器的地理定位要求信号由处于最少四个不同地理位置的传感器接收。每 对传感器生成作为RF能量的可能来源的作为面的双曲面。1994年7月5日提交的题目为"Cellular Telephone Location System" 的第5,327,144号美国专利中描述了涉及无线定位系统的早期成果，该专 利公开了用于使用到达时间差(TDOA )技术来定位蜂窝电话的系统。'144 专利描述了可被称作上行链路到达时间差(U-TDOA)蜂窝电话定位系统 的系统。所描述的系统可被配置为监控来自 一个或更多个蜂窝电话的控制 信道传输，并且被配置为使用中央或基于站(station-based)的处理来计算 电话的地理定位。例如，在基于站的处理中，在蜂窝基站(cell-site)(或 信号采集系统)处执行互相关，基于站的处理可被用于反向控制信道信号 检测。在特定的第一蜂窝基站处，对于在特定的控制信道上接收到的可被 认为是参考信号的每个"强"信号来说，该强信号首先被应用于信号解码 器，例如，被蜂窝系统自身使用的信号解码器。该解码器解调蜂窝信号 (cellular signal)以产生原始的数字比特流，该原始的数字比特流已经被 调制以产生蜂窝信号。因为该数字比特流首先是由蜂窝电话传输的，因此 该数字比特流接着被蜂窝基站系统调制以重构原始信号波形。该重构的信 号波形与在第一蜂窝基站处接收的信号进行互相关。该互相关产生了这样 的峰值，即，精确的到达时间可根据该峰值上的预定点而被计算。然后， 第 一蜂窝基站系统通过通信线路将解调的数字比特流和到达时间发送到 中心站点(central site )。然后，中心站点将解调的数字比特流和精确的到达时间分配给可能也已经接收到蜂窝传输的其他蜂窝基站。在这些其它的 第二、第三、第四等的蜂窝基站中的每一个处，因为数字比特流首先被蜂 窝电话传输，因此数字比特流被蜂窝基站系统调制以重构原始信号波形。 该重构的信号波形在相同的时间间隔期间与在每个蜂窝基站处接收的信号进行互相关。互相关可能产生峰值或者可能不产生峰值；如果产生峰值， 那么精确的到达时间(TOA)可根据峰值上的预定点被计算。然后，该TOA 被发送到中心站点，并且一对特定的蜂窝基站的时延差或TDOA可被计 算。该方法允许蜂窝基站系统从非常弱的信号接收中提取TOA信息，其 中弱信号可高于或低于噪声电平。对于每个采样周期对于在每个蜂窝基站 处接收到的每个强信号，该方法被反复地应用于足够的蜂窝基站对。然后， 每个信号的时延对的计算结果被提供给定位计算算法。

图1描绘了上述类型的无线定位系统(WLS)的实施例。如图所示， 该系统包括四个主要的子系统信号采集系统(SCS) 10、 TDOA定位处 理器(TLP) 12、应用处理器(AP) 14，和网络操作控制台(NOC) 16。 每个SCS负责在控制信道和语音信道上接收由无线发射器发射的RF信 号。通常，SCS (现在有时被称作LMU或定位测量单元)优选地被安装 在无线运营商的蜂窝基站处，并且因此与基站并行操作。每个TLP 12负 责管理SCS 10的网络并且负责提供可被用于定位计算的一组集中的数字 信号处理(DSP)资源。SCS IO和TLP 12—起操作以确定无线发射器的 定位。SCS10和TLP12都包括非常大量的DSP资源，并且这些系统中的 软件可动态地操作以基于处理时间、通信时间、排队时间和成本的权衡来 确定在哪里执行特定的处理功能。每个TLP 12最初集中地存在以降低实 现WLS的总成本。此外，WLS可包括多个SCS区域，每个SCS区域包括多个scs io。例如，"scs区域r包括scs ioa和iob,它们位于各自的蜂窝基站处并且与那些蜂窝基站处的基站共用天线。插分(Drop and insert )单元11A和11B被用于将部分的T1/E1线连接到整个T1/E1线，其 又被耦合到数字访问和控制系统(DACS) 13A。DACS 13A和另一个DACS 13B按照下面更完整地描述的方式被用于在SCS 10A、 10B等与TLP 12A、 12B等之间进行通信。如图所示，TLP通常被经由以太网(主干网)和第 二冗余以太网来布置和互连。多个AP14A和14B、多个NOC 16A和16B,以及终端服务器15也被耦合到以太网。路由器19A和19B被用于将一个 WLS耦合到 一个或更多个其它无线定位系统。对于如1999年的无线通信和公共安全法所要求的定位无线设备来说， 地理定位技术已经变得日益重要。无线设备提出了独特的挑战，即将定位 信息提供给紧急调度员，因为他们可能不在固定的位置。增强型911或E911 作为911紧急呼叫系统的部分而被发展，其自动地将物理地址与呼叫方的 电话号码相关联。因此，即使无线设备不在固定的位置，无线设备也可被 定位。E911定位技术可包括E911阶段II的非基于网络的定位选择，其通常 使用由来自于陆地服务器的数据增强的航星全球定位系统(GPS ),这些数 据包括最初在第4,445,118号美国专利(Taylor等人)中描述的同步定时、 轨道数据(星历表)，和采集数据(编码相位和多普勒范围)。此外，通常不能提供E9-l-l阶段II精度的其它无线定位技术可纟皮部署 在运营商网络中以定位无线设备。例如，这些无线定位技术可包括前向信 道技术，例如EOTD (增强型观测到达时间差)、AFLT(高级前向链路 三角定位)、和增强型cell-ID (ECID)，其中无线设备采集前向信道定时和 /或信号强度，以用于中继到服务移动定位中心(SMLC)或用于定位计算 的其它陆地服务器。此外，非无线通信网络技术和LORAN (远距离导航) 可被部署以定位无线设备，非无线通信网络技术例如在2004年4月6日 才是交的题目为"Position location using broadcast television signals and mobile telephone signals"的第6,717,547号美国专利和2003年2月18日提交的题 为 "Position location using ghost canceling reference television signals" 的第 6,522,297号美国专利中描述的基于HDTV的RosumTV-GPS系统。此外，基于蜂窝小区(cell-based)的定位技术可被用于定位无线设备。 已经被用于改进无线定位的基于蜂窝小区的定位技术是无线运营商网络 所固有的。这些也被称作FCC E9-l-l阶段I技术的技术可基于服务小区、 服务扇区(如果小区被分成扇区)或使用测距的小区/扇区(基于定时提前、 往返时间的1/2,或路径损耗估计)，来产生定位。6.互联/^7电话如今，互联网电话(VoIP)作为传统电话业务的较便宜的替代形式， 互联网电话市场变得越来越受欢迎。因为互联网电话适配器和互联网电话网络不是与9-1-1网络直接互连的，因此在给紧急调度员提供定位信息方面互联网电话提出了与无线设备类似的挑战。目前，如果紧急服务号码是通过商业VoIP服务被拨打的，那么根据VoIP供应商如何处理这种呼叫， 呼叫可被连接到运营商指定的应答接听点，或者呼叫可被连接到与呼叫者 的账单或服务地址相关联的公共安全应答接听点处的非紧急号码。因为 VoIP适配器可被插入具有足够带宽的任何因特网连接，因此呼叫者与服务 地址之间实际上可相距几百英里甚至几千英里，但是如果该呼叫真的去往 应答接听点，那么它可为与呼叫者的账单或服务地址相关联的呼叫，并且 它不是实际的起始定位。因此，在2005年，美国联邦通信委员会(FCC)通过了一项决议，即， 要求互联网电话供应商开始向他们的客户提供E911服务。在该规范中， 我们将公开用于定位与互联网电话适配器连接的通信设备并将该定位传 输到紧急服务的方法和装置，紧急服务例如为通用的紧急应答号码或短码 [例如，9-l誦l (北美)、l-l誦2 (欧洲)、9-9-9 (英国)、0-0-0 (澳大利亚)〗 或者GSM无线通信指定1-1-2全球紧急号码。根据国家进行操作的公安、 消防、流动医院、民防和公共事业，可使用多个单独的号码，它们被称作 这些可替换的紧急服务号码的普通例子。这些号码中的任意一个的使用可 被预编入示例性的实施方式中。未授权的号码的使用可要求预先与无线运 营商达成协议。说明性的实施方式可使用术语9-1-1和公共服务应答接听 点(PSAP)代替可能的多个拨号数码和应答服务。发明内容下面的概述旨在解释在下面更详细地描述的说明性实施方式的几个 方面。该概述既不旨在覆盖公开的主题的所有发明的方面，也不旨在限制 下面提出的权利要求的保护范围。本发明的一个说明性实施方式采用了用于促进与互联网电话(VoIP ) 呼叫连接的紧急服务的装置。该装置可包括第一接口和第二接口，第一接口用于将信号传输到电话并且从所述电话传输信号，第二接口用于将信号 传输到互联网协议(IP)网络并且从所述互联网协议(IP)网络传输信号。 此外，该装置可包括处理器，该处理器可操:作地耦合到计算机可读介质、 无线收发器、定位确定接收器，以及第一接口和第二接口。计算机可读介 质可包括用于使处理器检测电话进行的紧急呼叫的发起的指令。该计算机 可读介质可进一步包括这样的指令，即，其激励无线收发器以响应于紧急 呼叫的检测。从而，无线收发器可被用于在无线通信网络(例如蜂窝电话 网络)上传导紧急呼叫，并且这可允许无线收发器的定位，并且因此VoIP 适配器的定位由外部无线定位系统确定。此外，计算机可读介质可进一步 包括这样的指令，即其激励定位确定接收器。该定位确定接收器可响应于 紧急呼叫的检测而确定接口的定位。然后,该定位可以传统的方式被发送到PSAP。这里公开的实施方式的其它方面在下面被描述。 附图的简要4兌明当结合随附的附图阅读时，将更好地理解前面的概述以及后面的详细 描述。为了说明本发明，图中示出了本发明的示例性的结构；然而，本发 明不局限于所公开的具体方法和手段。在这些附图中图l描绘了无线定位系统(WLS)的示例性实施方式。图2描绘了示例性的操作网络，其包括互联网电话(VoIP)适配器的 i兌明性实施方式。图3A至3C描绘了对无线扩展的VoIP系统进行校准(calibration)的 示例性实施方式。图4描绘了 VoIP适配器的示例性实施方式。图5描绘了根据示例性实施方式的路由紧急呼叫的方法的方框图。 例证性实施方式的详细描述如图2所示，通过使用如USB电缆、以太网电缆或局域网(LAN) 线路等有线链路，或者如蓝牙连接等无线链路，电话100可与VoIP适配器 105可操作地进行通信。电话100可包括如一个或更多个典型的才莫拟电话、 一个或更多个便携式电话，和连接到 一个或更多个计算机的话筒和耳机或 扬声器。此外，电话100和VoIP适配器105可为一个单元，例如，VoIP 适配器105可为电话100的内置部件。VoIP适配器105可包括在其中实现的组件，例如接口、处理器、计 算机可读介质、无线收发器、定位确定接收器，或类似组件。VoIP适配器 105可检测是否已经在电话100上进行紧急呼叫。在检测了是否已经发出 了紧急呼叫之后，VoIP适配器105可在无线网络上作为非VoIP呼叫来传 导呼叫。然后，电话100的定位信息可经由无线网络被发送到紧急服务操 作员(或公共安全应答接听点)或被发送到任何其它适合的号码，该号码 可接受具有定位信息的呼叫，这将在下面被更详细地描述。此外，VoIP适 配器105可通过使用如无线网络的通用分组无线业务(GPRS)功能，来 将该呼叫作为VoIP呼叫在无线网络上传导。用户可清楚了解GPRS网络或 任何其它无线回程系统与VoIP网络110和随后的本地交换运营商(LEC) 的互连。在示例性的实施方式中，对于紧急呼叫，GPRS功能(并且因此 数字VoIP呼叫)可被禁止以激活电话，并且该紧急呼叫被通过无线语音通 信语音链路传导，以使VoIP适配器105可被自动地定位并且该定位被传递 到紧急服务操作员或公共服务应答接听点，如在ANSI/ETSI J-STD-036的 "增强型无线9-1-1阶段2"和后续的修订本中规定的。在断开紧急服务呼 叫以后，VoIP适配器105和有线或无线回程107的梯:作返回到始发电话的 正常操作模式。在多线路系统中，在该操作的整个过程中，包含非紧急语 音通信的其它数字业务可继续进行而不会在有线或无线回程107上中断。此外，VoIP适配器105可传导呼叫通过VoIP网络110，同时并行的呼 叫可由VoIP适配器105在无线网络上发出，以触发外部无线定位系统提供 电话100的定位估计。定位信息可经由无线网络被提供给9-1-1操作员终 端，该无线网络包括与自动定位标识符(Automatic Location Identifier, ALI) 数据库连接的移动定位中心(MPC)或网关移动定位中心(GMLC),这将在下面被更详细地描述。可选择地，定位信息可被插入这样的信息包中， 即，该信息包可经由VoIP网络110被传输到9-1-1操作员，该定位信息可包括经由远距离导航(LORAN)系统或如USAF的航星全球定位卫星系 统的GNSS (全球导^JI星系统)的自发现位置，这将在下面^L更详细地 描述。例如通过使用如LAN线路的有线链路或如无线天线的无线链路，VoIPVoIP网络110可包括媒体网关、信令控制器、因特网协议(IP)网络连接， 或类似物，以使VoIP网络110提供与电路交换网络类似的功能。此外，除 了执行现有公共网络的网关功能以外，VoIP网络110可执行所有与公共交 换电话网络(PSTN)执行的任务一样的任务。根据一个实施方式，紧急呼 叫可从电话100发出到VoIP网络110。 VoIP网络110可提供E911伪ANI 替换呼叫号码。例如，定位信息可被提供给9-l-l操作员而不是呼叫号码， 或者定位信息除了提供给呼叫号码以外还提供给9-1-1操作员。例如通过使用连接到VoIP适配器105的无线天线，VoIP适配器105 也可经由如无线电链路的无线链路113与无线通信系统的基站收发台 (BTS) 115进行通信。BTS 115可为由无线电话运营商操作的标准BTS。 当VoIP适配器105检测来自于电话100的紧急呼叫时，VoIP适配器105 可将该呼叫转换为经由BTS 115发出的无线呼叫。BTS 115可包括在其上实现的定位组件120。定位组件120可包括基 于网络的定位技术，该技术可将在VoIP适配器105中实施的无线收发器 320的定位提供给陆地服务器(例如GMLC或MPC)，以输送到呼叫终 端140,如图4所示。此外，定位组件120可包括基于网络的定位技术， 这些技术可将网络产生的定位提供回到VoIP适配器105以进一步在非紧急 VoIP通信中使用，例如通过将形成的定位信息置于来自于电话100的VoIP 呼叫的会话初始化协议(SIP)邀请的地理定位元件中。根据一个示例性的实施方式，定位组件120可提供如上行链路到达时 间差(U-TDOA )或定位确定。例如通过使用在被称作定位测量单元(LMU ) 的不同接收器处的信号的到达时间差，使用现有的蜂窝塔、无线电天线和基础设备，U-TDOA方法可计算设备的定位。例如，在正比于设备与每个 接收器之间的传输路径的长度时刻，设备可发射可能由不同的接收器接收 的信号。U-TDOA方法可能不要求了解设备何时发射；更确切地说， U-TDOA方法可使用一对LMU之间的时间差作为基线测量，从而产生双 曲线图，其可表示从每个接收器到该设备的所有可能的距离。三个或更多 个这样的双曲线的交点可定位发射设备的位置。此外，U-TDOA系统可使 用来自于多达50个接收天线的定时数据，以使基于网络的系统具有最高 的精度。根据另一个示例性的实施方式，定位组件120可提供如到达角(AoA) 定位确定。到达角(AoA)方法可使用包含多个元件阵列的天线，在其中， 每个AOA元件的精确定位是准确已知的。每个元件可以是小的且能够接 收分离的信号。通过在阵列的每个元件处测量信号强度、到达时间和相位， 就可能计算从发射器到接收器的视线路径。将另一个具有相同天线构造的 接收器放置在不同的位置可允许重复进行该过程。两个视线路径的交点可 表示发射设备的定位。例如，与U-TDOA相似，除了现有蜂窝塔上的定向 天线阵列的构造以外，AOA可需要基站处的专门的接收器。此外，通过使用如cell-ID、小区和扇区、小区-扇区测距，或前向链路 三角定位等任何其它合适的技术，定位组件120可提供电话100的定位确 定。定位组件120也可提供用于无线广播传送的信息，其允许如图4所示 的无线收发器320通过利用如到达时间(TOA )、前向链路三角定位(FLT )、 高级前向链路三角定位(AFLT)、增强型前向链路三角定位(E-FLT)、观 测到达时间差(OTD)、增强型)C测到达时间差(EOTD)、〗!见测到达时间 差(O-TDOA),或辅助GPS (A-GPS)进行自定位。在一个实施方式中，定位组件120可使用增强型观测到达时间差 (EOTD)以允许如图4所示的无线收发器320进行自定位。EOTD可使 用来自于至少四个不同蜂窝基站的信号计算设备的定位。通过使用 E-OTD ，该设备可测量如来自于不同蜂窝天线的具有高于最小值的信号的 呼叫的到达时间。这些到达时间(TOA)测量结果可被传输到陆地服务器，并且然后在执行到达时间差(TDOA)计算以前被标准化，将到达时间调整到公共时钟。在必须知道来自于每个基站的发射定时以前，通过对地理部署的固定接收器的部署或者以前的其它校准技术，可以标准化TOA。如 果所有基站在它们的发射时间上是同步的，那么可能不需要标准化并且因 此不需要固定的接收器。此外，进行适当地更改的设备在其发射时间上可 为同步的。在另一个实施方式中，定位组件120可使用增强型小区识别(E-CED) 以允许如图4所示的无线收发器320进行自定位。小区识别(CID)可包 括这样的过程，即，在控制蜂窝基站和传输扇区信息时利用网络对设备的 了解。无论可被部署的设备的类型如何，使用该区域的地理中心可提供对 用户的定位的粗略估计。增强型小区识别(E-CID)可使用CID以及从无 线网络得到的额外的定时提前(TA)和功率测量(PM)信息来提高定位 精度。根据另 一些实施方式，其它合适的定位技术和系统也可被用于允许如 图4所示的无线收发器320进行自定位。这些系统可包括如全球导航卫星 系统(例如GPS)、 RosumTV-GPS,和/或LORAN系统。例如，能够接收和处理由轨道GPS卫星发射的信号的辅助的全球定位 卫星(A-GPS)接收器可被用于允许如图4所示的无线收发器320进行自 定位。A-GPS可将信号到达A-GPS接收器的时间与对发射器的空间位置 的了解相结合，来估计从卫星到设备的距离。通过进行四个或更多个这样 的测量，使用如TDOA进行三角定位以及计算设备的精确定位是可能的。 A-GPS可在精确已知的定位处使用分离的服务器(具有其自己的GPS接收 器)，因为包含卫星位置和定时的典型数据库可能非常大。该服务器可将 该信息传送给移动台以帮助它计算估计的距离卫星的距离。可选择地，例如，LORAN (远距离导4充)系统可被用于允许如图4 所示的无线收发器320进行自定位。LORAN可包括使用低频无线电发射 器的陆地导航系统，它可使用从三个或更多个站接收到的无线电信号之间 的时间间隔。LORAN可基于从至少三个同步的无线电发射器接收到的信 号之间的到达时间差(TDOA)的原理。对于每对发射器来说，接收器的位置可被确定位于双曲线上，这里所接收的信号之间的时间差是常数。使 用三个同步的无线电发射器站和因此的两对和两个双曲线，地理上的接收 器定位可根据双曲线的交点而被确定。
定位组件120可被连接到无线电接入网络125。无线电接入网络125 可接收来自于定位组件120的定位信息。无线电接入网络125可包括无线 电网络控制器、基站、几个发射器和/或接收器，或类似设备，以使无线电 接入网络125可执行无线网络的无线电功能。无线电接入网络125可管理 如电话100与无线电话网络之间的无线电链路。
无线电接入网络125可进一步包括经由语音网络130与呼叫终端140 的连接和经由数据网络135与MPC/GMLC服务器145的连接。无线电接 入网络125可将进行紧急呼叫的电话100的用户的语音经由语音网络130 送往呼叫终端140，以4吏9-1-1 :操作员可在呼叫终端140处"f矣收该呼叫。例 如，呼叫终端140可包括公共安全应答接听点(PSAP )服务热线终端。PSAP 服务热线终端可负责应答紧急救援的9-1-1呼叫。
此外，无线电接入网络125可经由数据网络135将电话100的定位信 息送往MPC/GMLC服务器145。 MPC/GMLC服务器145的移动定位中心 (MPC)可被用于码分多址(CDMA)无线网络或时分多址(TDMA)无 线网络。此外，MPC/GMLC服务器145的网关移动定位中心(GMLC )可 被用于全球移动通信系统(GSM)通信无线网络。
MPC/GMLC服务器145可被连接到自动定位标识符(ALI )数据库150。 在MPC/GMLC服务器145处经由数据网络135接收的定位信息可被传递 给ALI数据库150。 ALI数据库150可将从MPC/GMLC服务器145接收 的定位信息映射到在其中被索引的地址。然后，该地址可从ALI数据库150 传输到呼叫终端140,在这里，它可被发送给适当的紧急服务供应商。
此外，呼叫可经由MPC/GMLC服务器145的GMLC被发送到可接收 具有定位信息的呼叫的任何其它合适的号码，例如电力公司、安全机构， 或类似号码。例如，基于定位的服务应用可使用MPC/GMLC服务器145 的GMLC来存储独立形成的定位以由电力公司取回。可选择地，基于定位 的服务应用可在无线呼叫已经被接收之后经由服务移动定位中心(SMLC )和无线通信网络传l命定位。
可选4奪地，如果VoIP适配器105检测到来自电话100的紧急呼叫，那
么VoIP适配器105可通过使用IP网络经由VoIP网络110传导该呼叫。根 据一个实施方式，定位信息可由VoIP适配器105通过使用现有的增强型 911 (E911 )技术被计算，该技术可经由无线网络被釆用。定位信息也可 根据前面确定的定位或全球定位卫星(GPS)坐标被计算。然后，当呼叫 经由电话100被发出时，该定位信息被插入被传输的IP信息包。例如，定 位信息可被插入来自电话100的VoIP呼叫的会话初始化协议(SIP )邀请。 然后，电话100的用户的定位信息和语音可被转发到呼叫终端140。然后， 定位信息可被解码以使呼叫终端140可将电话100的定位告知合适的紧急 服务供应商。
图3A描绘了对无线地扩展的VoIP系统进行的校准。根据一个实施方 式，电话100可与无线局域网(WLAN)收发器200进行通信。WLAN收 发器200可连接到包含无线收发器320的VoIP适配器105。 WLAN收发器 200可接收来自电话100的报告的位置。然后，电话100的位置可根据无 线收发器320来校准偏差，该无线收发器320的位置可由无线定位系统"发 现"。被发现的位置可包括由无线收发器320使用现有E911技术自动检测 到的位置，所述现有E911技术例如，经由上述无线网络传导呼叫。此外， 被发现的位置可包括根据前一个呼叫被存储在VoIP适配器105和/或无线 收发器320中的定位。
因此，无线地扩展的VoIP系统的校准可起作用。例如，高层建筑(hi-rise building)的每一层可具有WiFi接入点并且该建筑可经由电话100将VoIP 提供给它的居住者。电话100可包括如WiFi听筒，等。当发生意外后， 同事可使用电话100拨打9-1-1。 WiFi系统可经由接入点和有线建筑网络 将呼叫方消息通过WLAN收发器200发送到VoIP适配器105和无线收发 器320。紧急呼叫可通过被拨打的数字识别并且被发送至无线收发器320。 然后，该呼叫可被连接于图2所示的呼叫终端140。在无线收发器的被发 现的位置被发送至图2所示的呼叫终端140之前，无线收发器的被发现的 位置可用以前存i渚在VoIP适配器105和/或无线收发器320中的校准信息来调整或更新。
图3B描绘了对具有能够进行定位确定的WLAN系统的无线地扩展的 VoIP系统进行的校准。根据一个实施方式，WLAN收发器200可使用如从 定向天线处接收的方向和范围来确定定位。然后，在具有被校准的偏差的 无线收发器320处，该定位可被用于被发现的位置。被发现的位置可包括 由无线收发器320使用现有E911技术自动检测到的位置，例如，经由上 述无线网络传导呼叫。此外，被发现的位置可包括根据前一个呼叫存储在 VoIP适配器105和/或无线收发器320中的定位。
因此，无线地扩展的VoIP系统的校准可起作用。例如，大学校园可包 括具有定向天线的WLAN接入点的网络。VoIP适配器105可被定位在每 个建筑中，以使VoIP适配器105可给该建筑或附近的其它场所提供VoIP 服务。当发生意外后，学生可使用电话100拨打9-1-1。 WLAN收发器200 可经由4姿入点和有线或无线回程107将呼叫方消息通过WLAN网络传送 到VoIP网络110。然后，紧急呼叫可通过被拨打的数字或紧急服务指示器 识别。然后，紧急呼叫可被发送至无线收发器320。电话100可产生报告 的位置，该报告的位置可被用于计算WLAN收发器200处的被计算的偏 差。例如，通过使用来自于电话100的信号强度或往返时间范围估计对定 位的完善，WLAN收发器200的校准的位置可被计算。如果定向天线被连 接到WLAN收发器200,那么例如通过将区域限制于天线所服务的区域， 位置估计可^皮进一步完善。该定位可产生来自于电话100和WLAN收发 器200的被计算的偏差。此外，校准的偏差可在WLAN收发器200和无 线收发器320之间被计算，如图3A所述的。被计算的偏差和校准的偏差 可与无线收发器320的发现的位置相结合以产生定位信息。然后，定位信 息可被发送到呼叫终端140。
图3C描绘了具有能够进行定位确定的WLAN系统的无线地扩展的 VoIP系统的校准的另一个示例性实施方式。根据一个实施方式，WLAN 系统可使用校准的场强测量或RF指紋识别来确定电话100的定位。然后， 定位可被用于具有任何校准的偏差的所发现的位置。发现的位置可包括由 无线收发器320使用现有E911技术自动检测到的位置，现有E911技术例如，经由上述无线网络传导呼叫。此外，发现的位置可包括根据前一个呼
叫存储在无线收发器320中的定位。校准的偏差可被计算为WLAN收发 器200与无线收发器320之间的偏差，如上所述。
因此，无线地扩展的VoIP系统的校准可起作用。例如，大型的具有多 个建筑的工厂可包括WLAN接入点的网络。该网络可能已经通过使用网 格映射装置被粗略地校准，该网格映射装置是由多个接入点和多个VoIP 适配器105构成，其将各个建筑语音/数据网络进行互连并且连接到公共电 话/数据网络。当发生意外后，雇员可拨打9-1 -1 。 WiFi系统可经由WLAN 收发器200和有线或无线回程107将呼叫方消息通过WLAN网络发送到 VoIP网络110。紧急呼叫可通过被拨打的数字或紧急服务指示器被识别。 然后，紧急呼叫可被发送至无线收发器320。 WLAN收发器200的校准的 位置可提供粗略的定位，其包括建筑和楼层号。使用从RF网格映射收集 的RF数据，电话100的定位估计可进一步由被计算的偏差改进。被计算 的偏差可在电话100与WLAN收发器200之间使用RF网格映射而被计算。 一旦被计算的偏差和校准的偏差或WLAN收发器200与无线收发器320 之间的偏差被计算，那么它们可与无线收发器320的发现的位置相结合。 然后，定位信息可被发送到呼叫终端140。
图4示出了 VoIP适配器105的示例性的实施方式。如图4所示，VoIP 适配器105可包括第一接口 305、处理器310、计算机可读介质315、无线 收发器320、定位确定接收器325和第二接口 330。第一接口 305可将信 号，例如，电话100的用户和在紧急呼叫的另一端的9-1-1操作员的语音， 传输到电话100或者从电话100传输信号。第一接口 305可操作地耦合到 处理器310。处理器310可包括如典型的计算机处理器。处理器310也可 耦合到计算机可读介质315。计算机可读介质315可包括如随机存取存储 器、只读存储器、存储驱动器，或类似设备。计算机可读介质315可包括 这样的指令，即，其使处理器310检测由电话100的用户进行的紧急呼叫 的发起。计算机可读介质315也可包括这样的指令，即，其激励(actuate) 无线收发器320和/或定位确定接收器325。例如，如果紧急呼叫被检测， 那么处理器310可请求来自于计算机可读介质315的额外指令。这些额外指令可由处理器310用于激励无线收发器320和/或定位确定接收器325。 此外，计算机可读介质315可存储VoIP适配器105的定位信息以用于将来 的使用。
处理器310可被耦合到无线收发器320。当紧急呼叫被处理器310检 测到时，无线收发器320可被激励，以使无线收发器320的发射允许无线 收发器320经由基于网络的定位装置被定位，并且电话100的定位信息可 被计算并被输送给图2所示的呼叫终端140。例如，无线收发器320可包 括无线旁路电路，其将VoIP紧急呼叫转换为无线网络上的紧急呼叫。此外， 电话100的定位信息可被计算并经由无线链路113或经由连接137被输送 给VoIP适配器105,该无线链路113可包括如GPRS或SMS等的无线电 链路，该连接137是从GMLC/MPC服务器145到VoIP网络110的，如图 2所示。如果定位被输送给VoIP适配器105以用于将来的使用，那么VoIP 适配器105可通过无线收发器320的ID (例如MIN (移动识别码)、DVISI (国际移动台ID)、 ESN (电子序列号)、IMEI (国际移动设备识别码)) 或者订购者的电话号码，与形成的定位相关联。图2所示的VoIP网络110 可能必须維护与适合的VoIP订购者相对应的无线收发器320的ID的关联 数据库，以确保合适的路由。如果呼叫被发送至接受定位信息的另一个适 合的号码，例如电力公司或安全机构，那么无线网络供应商可允许例如当 到VoIP适配器105的电源或连接失效时，无线收发器320接入无线网络， 并且无线收发器320可接入备用电池(例如膝上型电脑的电池或UPS )。
此外，处理器310可被耦合到无线收发器320和定位确定接收器325。 当呼叫被处理器310检测到时，定位确定接收器325可被激励。定位确定 接收器325可形成定位以用于立即在呼叫中使用和/或保留该定位以用于 将来的使用。该发现的定位可由校准的定位偏差和/或被计算的定位偏差更 改，以基于存储在VoIP适配器105中的信息形成可报告的定位。在紧急呼 叫被发出的情况下(例如，被发出到紧急操作员)，当紧急呼叫被处理器 310检测到时，无线收发器320可被激励以使无线收发器320提供电话100 的可报告的定位信息，以输送给图2所示的呼叫终端140。例如，无线收 发器320可包括无线旁路电路，其将VoIP紧急呼叫转换为无线网络上的紧急呼叫。在该实施例中，通过使用图2所示的呼叫终端140，来自于定位 确定接收器325的发现的位置可被发送给MPC/GMLC服务器145和ALI 数据库150以最终被输送给紧急操作员，其中发现的位置包括根据校准的 定位偏差和/或计算的定位偏差进行的修改。
可选择地，处理器310可被耦合到定位确定接收器325。定位确定接 收器325可包括如全球定位卫星(GPS )接收器，例如上述的TV-GPS接 收器或LORAN接收器。定位信息可由定位确定接收器325使用如辅助GPS 处理而被接收。例如，GPS接收器可与可接入参考网络的辅助服务器进行 通信。GPS接收器和辅助服务器可共享资源以快速地产生电话100的定位 信息。如果VoIP适配器105包括定位确定接收器325，那么VoIP适配器 105可将来自电话100的呼叫作为VoIP呼叫进行传导。因此，通过使用被 插入如上述的会话初始化协议(SIP)的字段(field)中的信息包，定位信 息可经由图2所示的VoIP网络110被提供给呼叫终端140。可选择地，通 过使用上述无线网络的通用分组无线业务(GPRS)部件，定位信息可经 由蜂窝网络被提供给图2所示的呼叫终端140。
处理器310也可^皮耦合到第二接口 330。第二接口 330可将信号传输 到图2所示的VoIP网络110或互联网协议(IP)网络，或者从图2所示的 VoIP网络110或互联网协议(IP)网络传输信号，该信号例如用户语音和 会话的另一端的语音。
图5说明了根据示例性实施方式发送紧急呼叫的方法。在405处，可 在电话与互联网协议(IP网络)之间提供接口。例如，该接口可包括如VoIP 适配器。此外，电话可包括如一个或更多个典型的模拟电话、 一个或更多 个便携式电话，和连接到一个或更多个计算机的话筒和耳机或扬声器。此 外，电话和接口可为一个单元，例如，VoIP适配器可为电话的内置部件。
在410处，接口可检测紧急呼叫是否已经经由电话被发出。如果紧急 呼叫已经被检测到，那么在415处，无线收发器可由接口中的处理器激励。 无线收发器可包括如无线旁路电路,其将VoIP紧急呼叫转换为无线网络上 的紧急呼叫。
当无线收发器在415处被激励后，在420处，接口可由无线定位系统定位。例如，在425处，接口可通过在无线网络上传导紧急呼叫而被定位。 紧急呼叫的路由可包括如在430处发送作为非VoIP呼叫的呼叫，其可包括 绕过VoIP网络并在无线网络上传输作为典型无线电话呼叫的呼叫。如果呼 叫被作为非VoIP呼叫传导，那么在440处，该呼叫和定位信息可经由无线 网络被发送到如PSAP服务热线终端的紧急呼叫终端。该呼叫可通过使用 紧急呼叫路由图(Emergency Services Routing Key, ESRK)和/或紧急服务 3各由数字(Emergency Services Routing Digit, ESRD )而^皮发送，其可与 本领域相关技术人员所熟知的典型无线E911呼叫路由相似。
在450处，420处的接口可通过在互联网协议(IP)网络上传导作为 VoIP的紧急呼叫而^皮定位，E911伪-ANI替代呼叫号码。例如，在455处， 定位信息可被插入从电话呼叫传输的IP信息包。定位信息可包括如在会话 初始化协议(SIP)字段中指定的比特。在460处，在450处被插入的定位 信息可被发送到紧急呼叫终端，例如，PSAP服务热线终端。在一个实施 方式中，呼叫可经由专用连接通过本地交换运营商(LEC)选择的路由器 被发送到PSAP，该路由器通过使用SIP字段中的信息将呼叫汇集到适当 的中心。使用该连接，包含报告的位置的客户信息可经由VoIP网络的供应 中心被转移和转发给ALI数据库，并且在呼叫号码和位置和/或地址在变为 可被PSAP利用之前被验证。可选择地，该呼叫可经由IP网络被连接到呼 叫终端，该IP网络使E911伪-ANI替代呼叫号码。此外，并行的呼叫可在 无线网络上发起，以向呼叫终端提供定位信息或定位估计。
权利要求
1.一种用于促进与互联网电话(VoIP)呼叫连接的紧急服务的装置，其包括第一接口，其用于将信号传输到电话并且从所述电话传输信号；第二接口，其用于将信号传输到互联网协议(IP)网络并且从所述互联网协议网络传输信号；定位确定接收器；处理器，其可操作地耦合到所述定位确定接收器以及所述第一接口和所述第二接口；以及计算机可读介质，其可操作地耦合到所述处理器，所述计算机可读介质包括指令，所述指令用于使所述处理器检测由所述电话进行的紧急呼叫的发起并响应于所述紧急呼叫的检测使用所述定位确定接收器来确定所述接口的定位。
2. 根据权利要求1所述的装置，其进一步包括用于自动地获得定位信 息的指令。
3. 根据权利要求2所述的装置，其进一步包括用于当所述装置被开启 时自动地获得定位信息的指令。
4. 根据权利要求2所述的装置，其进一步包括用于当所述紧急呼叫被 检测到时自动地获得定位信息的指令。
5. 根据权利要求2所述的装置，其进一步包括用于经由互联网协议网 络将所述紧急呼叫连接到PSAP(公共服务应答接听点)的指令，其中E911 伪-ANI-,代呼叫号码。
6. 根据权利要求2所述的装置，其进一步包括用于将定位信息插入 SIP (会话初始化协议)字段中并作为VoIP呼叫传导所述紧急呼叫的指令。
7. 根据权利要求2所述的装置，其中所述第一接口被配置为接口连接到单个电话。
8. 根据权利要求2所述的装置，其中所述第一接口被配置为接口连接 到多个电话。
9. 根据权利要求2所述的装置，其中所述第一接口包括无线局域网(WLAN)收发器。
10. 根据权利要求2所述的装置，其进一步包括用于提供包括校准的 偏差的定位信息的指令。
11. 根据权利要求IO所述的装置，其进一步包括用于提供包括计算的 偏差的定位信息的指令。
12. 根据权利要求2所述的装置，其进一步包括辅助GPS芯片，其中 所述定位确定接收器包括GPS接收器并且定位信息通过辅助GPS的处理 来获得。
13. 根据权利要求12所述的装置，其进一步包括用于与服务器进行通 信以获得GPS辅助数据的指令。
14. 根据权利要求2所述的装置，其中所述定位确定接收器接收并处 理已知位置起源的机会信号以确定所述装置的定位。
15. 根据权利要求14所述的装置，其进一步包括用于与服务器进行通 信以获得辅助数据的指令。
16. 根据权利要求3所述的装置，其进一步包括用于将包括绵度和经 度信息的定位信息映射到街道地址并将所述街道地址提供给PSAP的指 令。
17. —种用于促进与互联网电话(VoIP)呼叫连接的紧急服务的方法， 其包括在电话与互联网协议(IP)网络之间提供接口；在所述接口中，检测由所述电话进行的紧急呼叫的发起；以及响应于所述紧急呼叫的检测，使用所述接口内的定位确定接收器来确 定所述接口的定位。
18. 根据权利要求17所述的方法，其包括自动地获得定位信息。
19. 根据权利要求18所述的方法，其进一步包括当所述接口被开启时 自动地获得定位信息。
20. 根据权利要求18所述的方法，其进一步包括当所述紧急呼叫被检 测到时自动地获得定位信息。
21. 根据权利要求18所述的方法，其进一步包括经由互联网协议网络 将所述紧急呼叫连接到PSAP (公共服务应答接听点)，其中E911伪-ANI 替代呼叫号码。
22. 根据权利要求18所述的方法，其进一步包括将定位信息插入SIP (会话初始化协议)字段中并传导作为VoIP呼叫的紧急呼叫。
23. 根据权利要求18所述的方法，其中所述接口被配置为接口连接到 单个电话。
24. 根据权利要求18所述的装置，其中所述接口被配置为接口连接到 多个电话。
25. 根据权利要求18所述的装置，其中所述接口包括用于与WLAN 电话进行通信的无线局域网(WLAN)收发器。
26. 根据权利要求18所述的装置，其进一步包括提供包括校准的偏 差的定位信息。
27. 根据权利要求26所述的装置，其进一步包括提供包括计算的偏差 的定位信息。
28. 根据权利要求18所述的装置，其进一步包括使用辅助GPS来获 得定位信息。
29. 根据权利要求28所述的装置，其进一步包括与服务器进行通信以 获得GPS辅助数据。
30. 根据权利要求18所述的装置，其进一步包括通过接收和处理已知 位置来源的机会信号以获得定位信息，来确定所述装置的定位。
31. 根据权利要求30所述的装置，其进一步包括与服务器进行通信以获得辅助数据从而允许利用所述机会信号来确定定位信息。
32. 根据权利要求18所述的方法，其进一步包括将包括维度和经度信 息的定位信息映射到街道地址并将所述街道地址提供给PSAP。
33. 根据权利要求18所述的方法，其中所述接口包括第一接口，其 用于将信号传输到电话并且从所述电话传输信号；第二接口，其用于将信号传输到互联网协议网络并且从所述互联网协议网络传输信号；定位确定 接收器；处理器，其可操作地耦合到所述定位确定接收器以及所述第一接 口和所述第二接口；以及计算机可读介质，其可操作地耦合到所述处理器， 所述计算机可读介质包括指令，所述指令用于使所述处理器^r测由所述电 话进行的紧急呼叫的发起，并且使用所述接口内的所述定位确定接收器来 确定所述接口的定位。
34. —种计算机可读介质，其包括计算机可执行指令，所述计算机可 执行指令指导处理器执行用于促进与互联网电话(VoIP)呼叫连接的紧急 服务的方法，所述方法包括在电话与互联网协议(IP)网络之间提供接口， 并且所述方法包括在所述接口内检测由所述电话进行的紧急呼叫的发起；以及响应于所述紧急呼叫的检测，使用所述接口内的定位确定接收器来确 定所述接口的定位。
35. 根据权利要求34所述的计算机可读介质，其进一步包括用于自动 地获得定位信息的指令。
36. 根据权利要求35所述的计算机可读介质，其进一步包括用于当所 述接口被开启时自动地获得定位信息的指令。
37. 根据权利要求35所述的计算机可读介质，其进一步包括用于当所 述紧急呼叫被检测到时自动地获得定位信息的指令。
38. 根据权利要求35所述的计算机可读介质，其进一步包括用于经由 所述互联网协议网络将所述紧急呼叫连接到PSAP (公共服务应答接听点) 的指令，其中E911伪-ANI替代呼叫号码。
39. 根据权利要求35所述的计算机可读介质，其进一步包括用于将定 位信息插入SIP (会话初始化协议)字段中并作为VoIP呼叫传导紧急呼叫 的指令。
40. 根据权利要求35所述的计算机可读介质，其中所述接口被配置为 接口连接到单个电话。
41. 根据权利要求35所述的计算机可读介质，其中所述接口被配置为 接口连接到多个电话。
42. 根据权利要求35所述的计算机可读介质，其中所述接口包括用于 与WLAN电话进行通信的无线局域网(WLAN)收发器。
43. 根据权利要求35所述的计算机可读介质，其进一步包括用于提供 包括校准的偏差的定位信息的指令。
44. 根据权利要求43所述的计算机可读介质，其进一步包括用于提供 包括计算的偏差的定位信息的指令。
45. 根据权利要求35所述的计算机可读介质，其进一步包括用于使用 辅助GPS来获得定位信息的指令。
46. 根据权利要求45所述的计算机可读介质，其进一步包括用于与服 务器进行通信以获得GPS辅助数据的指令。
47. 根据权利要求35所述的计算机可读介质，其进一步包括用于使用 已知位置来源的机会信号来获得定位信息的指令。
48. 根据权利要求47所述的计算机可读介质，其进一步包括用于与服 务器进行通信以获得辅助数据从而允许利用所述机会信号来确定定位信 息的指令。
49. 根据权利要求35所述的计算机可读介质，其进一步包括用于将包 括维度和经度信息的定位信息映射到街道地址并将所述街道地址提供给 PSAP的指令。
50. 根据权利要求35所述的计算机可读介质，其中所述计算机可读介 质被包含在所述接口内，并且所述接口进一步包括第一接口，其用于将信号传输到电话并且从所述电话传输信号；第二接口，其用于将信号传输到所述互联网协议网络并且从所述互联网协议网络传输信号；处理器，其可操作地耦合到所述定位确定接收器以及所述第一接口和所述第二接口 。
全文摘要
无线定位系统可包括连接到互联网电话(VoIP)适配器的无线设备的地理定位。该VoIP适配器可包括无线收发器或无线定位确定接收器，该无线收发器或无线定位确定接收器促进连接到VoIP适配器的无线设备的定位。无线收发器或定位确定接收器可向紧急调度员提供定位信息。
文档编号H04M11/04GK101617526SQ200780051840
公开日2009年12月30日 申请日期2007年12月21日 优先权日2006年12月28日
发明者拉什杜斯·S·米亚, 杰弗里·F·布尔, 罗伯特·J·安德森, 马修·L·沃德 申请人:真实定位公司