JP2009025292A - テレビジョン信号の監視ユニット - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ユーザ端末の受信器で複数の無線テレビジョン信号を受信し、ユーザ端末とテレビジョン放送信号の送信器との間の擬似距離を決定する。擬似距離と送信器のそれぞれの位置にもとずいてユーザ端末の位置を決定する。無線テレビジョン信号にもとずいて、受信器の基準クロックと、送信器クロックとの間のクロック・オフセットも決定する。
【選択図】図1
Description
放送テレビジョン信号を使用して、ユーザ端末の位置を決定することができる。American Television Standards Committee(ATSC)ディジタル・テレビジョン(DTV)信号を使用してユーザ端末の位置を決定する技法が、その開示全体が参照によって本明細書に組み込まれている、米国特許第6861984号、「Position Location using Broadcast Digital Television Signals」に開示されている。欧州電気通信標準化機構(ETSI)Digital Video Broadcasting(DVB)信号を使用してユーザ端末の位置を決定する技法が、その開示全体が参照によって本明細書に組み込まれている、2001年8月17日に出願した米国非仮特許出願第09/932010号、「Wireless Position Location Using the Japanese ISDB−T Digital TV Signals」に開示されている。日本のIntegrated Services Digital Broadcasting−Terrestrial(ISDB−T)信号を使用してユーザ端末の位置を決定する技法が、その開示全体が参照によって本明細書に組み込まれている、米国特許第6952182号、「Position Location using Terrestrial Digital Video Broadcast Television Signals」に開示されている。NTSC(全米テレビジョン基準委員会)アナログ・テレビジョン(TV)信号を使用してユーザ端末の位置を決定する技法が、その開示全体が参照によって本明細書に組み込まれている、米国特許第6559800号および米国特許第6522297号に開示されている。
図2に、実施態様100の動作を示す。ユーザ端末102は、複数のDTV送信器106Aおよび106B〜106NからDTV信号を受信する(ステップ202)。
Offset=a+b(t−T)+c(t−T)2 (1)
の形の2次多項式あてはめとしてモデル化される。どの実施態様でも、各測定された時間オフセットは、インターネット、保護されたモデム接続、または類似物を使用して、DTV位置決定サーバに周期的に送信される。一実施態様で、各監視ユニット108の位置が、GPS受信器を使用して決定される。
pr1=r1+T (2)
pr2=r2+T (3)
pr3=r3+T (4)
によって与えられる。3つの距離は、
r1=|X−X1| (5)
r2=|X−X2| (6)
r3=|X−X3| (7)
として表すことができ、ここで、Xは、ユーザ端末の2次元ベクトル位置(x,y)を表し、X1は、DTV送信器106Aの2次元ベクトル位置(x1,y1)を表し、X2は、DTV送信器106Bの2次元ベクトル位置(x2,y2)を表し、X3は、DTV送信器106Nの2次元ベクトル位置(x3,y3)を表す。これらの関係は、3つの未知数x、y、およびTについて解くべき3つの方程式をもたらす。緯度および経度だけが必要である場合に、DTV位置決定サーバ110が、zについてある推定値を仮定し、他の未知の座標に関して行うようにはそれに関して解かないことに留意されたい。一実施態様で、地形図を使用して、zの初期推定値を、xおよびyの計算された値に基づいて繰り返して洗練することができる。もう1つの実施態様では、DTV位置決定サーバ110が、zについて能動的に解く。DTV位置決定サーバ110は、従来の周知の方法に従って、これらの方程式を解く。E911応用例では、ユーザ端末102の位置が、正しい機関への配布のためにE911位置決定サーバ116に送信される。もう1つの応用例では、位置が、ユーザ端末102に送信される。
もう1つの実施態様で、ユーザ端末102の位置は、ユーザ端末102によって計算される。この実施態様では、必要な情報のすべてが、ユーザ端末102に送信される。この情報は、DTV位置決定サーバ110、基地局104、1つまたは複数のDTV送信器106、またはこれらの任意の組合せによってユーザ端末に送信することができる。次に、ユーザ端末102は、擬似距離を測定し、上で説明した連立方程式を解く。この実施態様を、これから説明する。
図4に、擬似距離測定値を生成する際に使用される受信器の実施態様400を示す。いくつかの実施態様で、受信器400は、ユーザ端末102内で実施される。いくつかの実施態様で、受信器400は、監視ユニット108内で実施される。
図5に、2つの別々のDTV送信器106Aおよび106BからDTV信号を受信するユーザ端末102の位置決定計算の単純な例を示す。一定範囲の円502Aおよび502Bが、それぞれ送信器106Aおよび106Bのそれぞれの回りに描かれている。ユーザ端末クロック・オフセットの訂正を含むユーザ端末の位置は、2つの円502Aおよび502Bの交点504Aおよび504Bのうちの1つにある。この曖昧さは、基地局104が、そのフットプリント(すなわち、そのカバレッジ区域)506のどのセクタ508にユーザ端末が位置するかを決定できることに留意することによって解決される。もちろん、3つ以上のDTV送信器が視野にある場合には、この曖昧さを、3つの円の交差をとることによって解決することができる。
図7に、図1の監視ユニット108の実施態様700を示す。実施態様700は、上で述べたように固定式またはモバイルとすることができる。図8に、図7の実施態様700の処理を示す。アンテナ704が、GPS信号702を受信する(ステップ802)。GPS時間伝送ユニット706が、GPS信号に基づいて基準クロック信号を展開する(ステップ804)。
いくつかの実施形態で、たとえばユーザ端末が室内にあるので、GPS信号がユーザ端末から入手可能ではないか、ユーザ端末がGPS受信器を有しないかのいずれかである。そのような実施形態で、ユーザ端末を、それでも監視ユニットとして使用することができる。たとえば、K個のTV放送信号が、M個のユーザ端末のそれぞれによって観察される。第mユーザ端末について、次のパラメータが未知である:r m=(xm,ym)によって与えられる2次元空間内の位置と、内部クロックのクロック・オフセットαm。したがって、M個のモバイル・デバイスについて、3M個の未知のパラメータがある。
ctmk=|r m−a k|+αm+βk (8)
ただしm=1,2,3,…Mかつk=1,2,3,…Kを満足する。
MK≧3M+K−1 (9)
である場合に、式(8)を、3M+K−1個の未知パラメータについて解くことができる。
マルチパスの影響を軽減する1つの完全な手法は、ハードウェア・セットアップで行われるように早期および後期のサンプルだけを使用するのではなく、自己相関関数全体をサンプリングすることである。マルチパスの影響は、最も早期の相関ピークを選択することによって軽減することができる。
複素コード信号
scode(t)=Ci(t)+jCq(t)
を作成する。ここで、Ciは、同相ベースバンド信号を記述する関数であり、Cqは、直交ベースバンド信号を記述する関数である。
複素混合信号
smix(t)=cos(ωt)+j sin(ωt),t=[0…Ti]
を作成する。
相関関数R(τ)=F−1{F(scode)F(Scomb)}を計算する。
本発明を、ディジタル電子回路網内で、あるいはコンピュータ・ハードウェア、コンピュータ・ファームウェア、コンピュータ・ソフトウェア内で、あるいはこれらの組合せで実施することができる。本発明の装置を、プログラマブル・プロセッサによる実行のために機械可読記憶装置内で有形に実施されるコンピュータ・プログラム製品で実施することができ、本発明の方法ステップを、入力データを操作し、出力を生成することによって本発明の機能を実行するために命令のプログラムを実行するプログラマブル・プロセッサによって実行することができる。本発明を、データ記憶システムからデータおよび命令を受け取り、データ記憶システムにデータおよび命令を送るために結合された少なくとも1つのプログラマブル・プロセッサと、少なくとも1つの入力デバイスと、少なくとも1つの出力デバイスとを含むプログラマブル・システムで実行可能な1つまたは複数のコンピュータ・プログラム内で有利に実施することができる。各コンピュータ・プログラムは、高水準手続き指向プログラミング言語または高水準オブジェクト指向プログラミング言語で、あるいは望まれる場合にはアセンブリ言語または機械語で実施することができ、どの場合でも、言語は、コンパイルされる言語または解釈される言語とすることができる。適切なプロセッサは、たとえば、汎用マイクロプロセッサと特殊目的マイクロプロセッサとの両方を含む。一般に、プロセッサは、読取専用メモリおよび/またはランダム・アクセスメモリから命令およびデータを受け取る。一般に、コンピュータは、データ・ファイルを格納するための1つまたは複数の大容量記憶装置を含み、そのような装置は、内蔵ハード・ディスクおよび取り外し可能ディスクなどの磁気ディスク、光磁気ディスク、ならびに光ディスクを含む。コンピュータ・プログラム命令およびデータを有形に実施するのに適する記憶装置は、たとえばEPROM、EEPROM、およびフラッシュ・メモリ・デバイスなどの半導体メモリ・デバイス、内蔵ハード・ディスクおよび取り外し可能ディスクなどの磁気ディスク、光磁気ディスク、ならびにCD−ROMディスクを含む、すべての形の不揮発性メモリを含む。前述のいずれをも、ASIC(特定用途向け集積回路)によって増補するか、ASIC内に組み込むことができる。
Claims (18)
- 基準クロックと、
無線テレビジョン信号を受信する受信器であって、前記無線テレビジョン信号は、送信器クロックに従ってテレビジョン送信器によって送信される、受信器と、
前記無線テレビジョン信号に基づいて前記基準クロックと前記送信器クロックとの間のクロック・オフセットを決定するクロック・オフセット・ユニットと
を含む装置。 - 前記無線テレビジョン信号は、
American Television Standards Committee(ATSC)ディジタル・テレビジョン(DTV)信号と、
Digital Video Broadcasting(DVB)信号と、
Integrated Services Digital Broadcasting−Terrestrial(ISDB−T)信号と、
全米テレビジョン基準委員会(NTSC)アナログ・テレビジョン信号と
のうちの少なくとも1つを含む請求項1に記載の装置。 - ユーザ端末の位置は、前記クロック・オフセット、前記無線テレビジョン信号に基づいて前記ユーザ端末と前記テレビジョン送信器との間で決定される擬似距離、ならびに前記テレビジョン送信器の位置に基づいて決定される請求項1に記載の装置。
- 前記ユーザ端末の前記位置を決定するプロセッサをさらに含む請求項3に記載の装置。
- 衛星ポジショニング信号を受信する衛星受信器と、
前記衛星ポジショニング信号に基づいて前記受信器の前記位置を決定するプロセッサと、
前記衛星ポジショニング信号に基づいて前記基準クロックを調整する時間伝送ユニットと
をさらに含む請求項1に記載の装置。 - 前記衛星ポジショニング信号は、全地球測位システム(GPS)信号を含む請求項5に記載の装置。
- 基準クロック信号を生成する手段と、
無線テレビジョン信号を受信する手段であって、前記無線テレビジョン信号は、送信器クロックに従ってテレビジョン送信器によって送信される、受信する手段と、
前記無線テレビジョン信号に基づいて前記基準クロック信号と前記送信器クロックとの間のクロック・オフセットを決定する手段と
を含む装置。 - 前記無線テレビジョン信号は、
American Television Standards Committee(ATSC)ディジタル・テレビジョン(DTV)信号と、
Digital Video Broadcasting(DVB)信号と、
Integrated Services Digital Broadcasting−Terrestrial(ISDB−T)信号と、
全米テレビジョン基準委員会(NTSC)アナログ・テレビジョン信号と
のうちの少なくとも1つを含む、請求項7に記載の装置。 - ユーザ端末の位置は、前記クロック・オフセット、前記無線テレビジョン信号に基づいて前記ユーザ端末と前記テレビジョン送信器との間で決定される擬似距離、ならびに前記テレビジョン送信器の位置に基づいて決定される請求項7に記載の装置。
- 前記ユーザ端末の前記位置を決定する手段をさらに含む、請求項9に記載の装置。
- 衛星ポジショニング信号を受信する手段と、
前記衛星ポジショニング信号に基づいて前記受信器の前記位置を決定する手段と、
前記衛星ポジショニング信号に基づいて前記基準クロック信号を調整する手段と
をさらに含む請求項7に記載の装置。 - 前記衛星ポジショニング信号は、全地球測位システム(GPS)信号を含む請求項11に記載の装置。
- 基準クロック信号を生成することと
無線テレビジョン信号を受信することであって、前記無線テレビジョン信号は、送信器クロックに従ってテレビジョン送信器によって送信される、受信することと、
前記無線テレビジョン信号に基づいて前記基準クロック信号と前記送信器クロックとの間のクロック・オフセットを決定することと
を含む方法。 - 前記無線テレビジョン信号は、
American Television Standards Committee(ATSC)ディジタル・テレビジョン(DTV)信号と、
Digital Video Broadcasting(DVB)信号と、
Integrated Services Digital Broadcasting−Terrestrial(ISDB−T)信号と、
全米テレビジョン基準委員会(NTSC)アナログ・テレビジョン信号と
のうちの少なくとも1つを含む請求項13に記載の方法。 - ユーザ端末の位置は、前記クロック・オフセット、前記無線テレビジョン信号に基づいて前記ユーザ端末と前記テレビジョン送信器との間で決定される擬似距離、ならびに前記テレビジョン送信器の位置に基づいて決定される請求項13に記載の方法。
- 前記ユーザ端末の前記位置を決定することをさらに含む、請求項15に記載の方法。
- 衛星ポジショニング信号を受信することと、
前記衛星ポジショニング信号に基づいて前記受信器の前記位置を決定することと、
前記衛星ポジショニング信号に基づいて前記基準クロック信号を調整することと
をさらに含む、請求項13に記載の方法。 - 前記衛星ポジショニング信号は、全地球測位システム(GPS)信号を含む請求項17に記載の方法。
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