CN102123344A - 利用数字广播信号检测内部位置的设备和方法 - Google Patents

Abstract

提供了一种用于利用数字广播信号检测内部位置的接收设备，包括：接收单元，其接收从数字广播信号传送设备传送的数字广播信号，该数字广播信号包括用于确定接收设备的位置的导航信息；以及输出单元，其通过无线通信将信号输出到接收设备的外部，其中所述接收单元从多个数字广播信号传送设备接收数字广播信号。

Description

利用数字广播信号检测内部位置的设备和方法

相关申请的交叉引用

本申请要求在韩国知识产权局于2009年11月4日申请的韩国专利申请号10-2009-0105924和于2010年9月10日申请的韩国专利申请号10-2010-0088999的优先权，并在此引用其全部内容。

技术领域

本发明涉及一种用于检测内部位置(interior position)的设备和方法，且更具体地，涉及一种利用具有比导航信号更强的信号强度的数字广播信号来检测内部位置的设备和方法。

背景技术

通常，位置信息是通过接收来自例如全球定位系统(GPS)的导航卫星的微波获得的，该导航卫星利用卫星导航接收机来确定接收机的位置向量。当利用上述方法计算用户在建筑物或者屏蔽区域的位置信息时，由于卫星导航接收机处理信号所要求的弱信号电平，所以难以确保导航卫星的能见度(visibility)和难以准确地计算位置信息。

为了解决上述问题，伪卫星(pseudolite)被广泛地应用。在利用伪卫星的系统中，需要传送与GPS卫星传送的信号相同的信号的多个伪卫星、通过监视卫星信号生成校正信息(主要是时间校正信息)的基站、以及将生成的校正信息传送到用户的接收机的无线链接。作为升级方法的例子，已经提出了一种系统，其在几个伪卫星中的主伪卫星上安装精确时间源，而不是具有用于向用户接收机提供校正信息的无线链接；在伪卫星信号监视基站处监视多个从伪卫星的时间；并然后，基于监视的时间通过安装在从伪卫星上的PLL控制器来执行同步。

另一种检测内部位置的技术利用数字TV信号。在这种情况下，额外地需要设备，例如监视数字TV信号的状态的监视站、传送所述数字TV信号的发射机，基站和数字TV位置服务器等。

发明内容

本发明提供一种利用数字广播信号检测内部位置的设备和方法。

根据本发明的一方面，提供一种利用数字广播信号检测内部位置的接收设备，包括：接收单元，用于接收从数字广播信号传送设备传送的数字广播信号，该数字广播信号包括用于确定接收设备的位置的导航信息；以及输出单元，用于通过无线通信将信号输出到接收设备的外部，其中接收单元从多个数字广播信号传送设备接收数字广播信号。

接收设备可以进一步包括噪声去除和信号放大单元，用于从接收的信号去除噪声并放大接收的信号，其中所述输出单元输出来自该噪声去除和信号放大单元的信号。

优选地，接收单元从数字广播信号传送设备一同接收时钟信息和数字广播信号。

所述输出单元可将数字广播信号输出到所述接收设备外部的处理设备；并且所述接收单元可从该处理设备接收所述接收设备的位置信息，该位置信息利用数字广播信号中包含的导航信息确定。

所述接收设备可进一步包括：导航信息提取单元，用于从接收的数字广播信息中提取导航信息，其中所述输出单元将导航信息输出到所述接收设备外部的处理设备；并且其中所述接收单元从所述处理设备接收利用导航信息确定的所述接收设备的位置信息。

或者，所请求保护的接收设备进一步包括：导航信息提取单元，用于从接收的数字广播信息中提取导航信息；以及位置确定单元，用于利用提取的导航信息来计算数字广播信号传送设备和接收设备之间的伪距(pseudorange)，并且基于所述伪距确定接收设备的位置。

优选地，所述接收单元从四个或更多的数字广播信号传送设备接收数字广播信号。

根据本发明的另一方面，一种利用数字广播信号检测内部位置的方法包括：从多个数字广播信号传送设备接收包括导航信息的数字广播信号，该导航信息用于确定接收设备的位置；从接收的数字广播信号中提取导航信息；利用提取的导航信息计算数字广播信号传送设备和接收设备之间的伪距；以及基于计算的伪距确定接收设备的位置。

根据本发明的又一方面，一种利用数字广播信号检测内部位置的系统包括：多个数字广播信号传送设备，其每一个都包括GPS接收模块和时钟模块；接收设备，用于从所述数字广播信号传送设备接收包括GPS导航信息的数字广播信号；以及处理设备，用于利用在数字广播信号中传送的导航信息来计算数字广播信号传送设备和接收设备之间的伪距，并且基于所述伪距确定接收设备的位置。

所述处理设备可经由无线通信从接收设备接收数字广播信号。

所述处理设备可以包括：本地服务器，用于从接收设备接收数字广播信号，并且提取在数字广播信号中传送的导航信息；以及中央处理设备，用于接收从所述本地服务器提取的导航信息，计算数字广播信号传送设备和接收设备之间的伪距，并且基于所述伪距确定接收设备的位置。

优选地，所述本地服务器通过有线或者无线互联网将导航信息传送到中央处理设备。

其它特征和方面将通过下面的详细描述、附图和权利要求而显而易见。

附图说明

图1是示出根据本发明的示范实施例的用于检测内部位置的系统的示意配置的框图；

图2是示出根据本发明的示范实施例的在用于检测内部位置的系统中包括的接收设备的示意配置的框图；

图3和图4分别是示出根据本发明的又一示范实施例的接收设备的示意配置的框图；以及

图5是示出根据本发明的示范实施例的用于检测内部位置的方法的流程图。

具体实施方式

在下文中，将结合附图详细描述示范实施例。除非另外描述，在整个附图和详细描述中，相同的附图标记将被理解为指示相同的元件、特征和结构。为了清楚、说明和方便，这些元件的尺寸和描绘将被扩大。提供下面的详细描述以助于帮助读者获得这里描述的方法、设备和/或系统的全面理解。相应地，这里描述的方法、设备和/或系统的各种变化、修改和等同方式将被暗示给本领域普通技术人员。并且，为了更清楚和简明，可省略众所周知的功能和构造的描述。

在下文中，将结合附图详细地描述根据本发明的示范实施例的用于检测内部位置的设备和方法。

图1是示出根据本发明的示范实施例的用于检测内部位置的系统的示意配置的框图，而图2是示出图1的系统中的接收设备的配置的图。

根据本发明的示范实施例的用于检测内部位置的系统利用四个或更多个数字多媒体广播信号传送设备，将导航信号连同数字多媒体广播信号一起传送到接收设备，所述数字多媒体广播信号传送设备的每一个包括GPS芯片或者GPS接收机。

如图1中所示，根据本发明的示范实施例的用于检测内部位置的系统100包括四个附有GPS芯片或者GPS接收机的数字多媒体广播信号传送设备111、112、113和114。尽管图1示出了四个数字多媒体广播信号传送系统111、112、113和114，但是可以使用五个或者更多的数字多媒体广播信号传送系统。

数字多媒体广播信号传送设备111、112、113和114的每一个包括时钟模块121、122、123和124，其用于分配在数字多媒体广播信号传送设备111、112、113和114之间进行同步所需的精确时钟信息。

根据本发明的示范实施例的用于检测内部位置的系统100还被配置为包括：接收设备130，其包括收集关于数字多媒体广播信号的信息(用于数字多媒体广播信号的定时，在对应区域中使用的信道信息等)的监视功能；本地服务器140，其处理在包括监视功能的接收设备中收集的信息；中央处理设备150，其搜索最佳的数字多媒体广播信号并计算伪距；以及有线/无线互联网络160，其在本地服务器和中央处理设备之间通信。

数字多媒体广播信号传送设备111、112、113和114传送用于传送现有的数字多媒体广播节目的信号。此外，安装在数字多媒体广播信号传送设备111、112、113和114中的时钟模块121、122、123和124也可以是已经被按照原样安装在当前构建的数字多媒体广播信号传送设备中的时钟模块。

GPS卫星以50bps的速率不断地广播导航信息，该导航信息包括卫星的状态信息、安装在卫星上的时钟的时间和误差、轨道信息和年鉴(almanac)、星历表(ephemeris)、用于纠错的系数等，其中，数字多媒体广播信号传送设备111，112，113和114d的每一个通过GPS接收机接收上述信息，以将其同数字多媒体广播信号一起传送。

接收设备130包括监视功能，其接收从数字多媒体广播信号传送设备111、112、113和114传送的信号，来收集关于数字多媒体广播信号的信息(用于数字多媒体广播信号的定时、在对应区域中使用的信道信息等)。

接收设备130与GPS接收机相似地接收从数字多媒体广播信号传送设备111、112、113和114传送的信号，来确定数字多媒体广播信号传送设备111、112、113和114和接收设备130的位置。当测量到在从数字多媒体广播信号传送设备111、112、113和114传送的信号与从接收设备130接收的信号之间的时间差时，可获得在数字多媒体广播信号传送设备111、112、113和114与接收设备130之间的距离。传送的信号包括关于数字多媒体广播信号传送设备111、112、113和114的位置的信息。当已知与至少三个数字多媒体广播信号传送设备的距离、以及每个传送设备的位置时，利用三边测量方法就可以计算得到接收设备130的位置。然而，因为时钟并不是完全准确的，为了纠错，在GPS系统中通常利用四个或者更多个卫星确定位置。相似地，根据本发明的示范实施例的用于检测内部位置的系统100利用四个(或更多个)数字多媒体广播信号传送设备111、112、113和114来确定位置。

如图2所示，接收设备130可以包括：天线，其为调谐到从数字多媒体广播信号传送设备111、112、113和114传送的频率的接收单元131；利用晶体振荡器或类似物的精确时钟132；用于将接收的信号输出到本地服务器140的输出单元134。此外，可包括噪声去除和信号放大单元133，其用于从接收的信号去除噪声并放大所述信号。输出单元134可以通过无线通信将信号输出到本地服务器140。

此外，接收设备130还可以包括通信单元(未示出)，其用于在需要的时候传送和接收其它接收设备的观测结果。这适合于利用相对定位方案来增加定位的准确性的情况。

接收设备130所收集的信息被传送到本地服务器140。

本地服务器140提取从接收设备130传送的数字多媒体广播信号中包括的导航信息，并且经由有线或者无线互联网160将该导航信息传送到中央处理设备150。

中央处理设备150利用从本地服务器140接收的信息来搜索最优的数字多媒体广播信号并计算伪距。

接收设备130的位置的最可能的值是通过校正和交叠从接收设备130到四个数字多媒体广播信号传送设备111、112、113和114的伪距的误差而获得。然而，因为真正的传播路径导致的误差、在传送设备和接收设备中嵌入的时钟的误差、接收设备的内部电路产生的误差等，所以如所描述的获得的距离不是真正的范围，而是一个伪距。导航消息包括在从GPS接收的信号中。可以利用包括在导航消息中的各种系数来校正伪距，从而可以最终确定接收设备130的位置。

在上述描述的实施例中，接收设备130传送从数字多媒体广播信号传送设备111、112、113和114接收的信号，并且本地服务器140提取包括在数字多媒体广播信号中的导航信息。然而，接收设备130本身也可以包括导航信息提取单元。

图3示出根据本发明的另一实施例的接收设备。

如图3所示，接收设备330包括导航信息提取单元335、以及接收单元331、时钟332和输出单元334，来从接收的来自数字多媒体广播信号传送设备的信号中提取导航信息，并将提取的导航信息直接传送到本地服务器或者中央处理设备。

此外，接收设备也可以包括导航信息提取单元和位置确定单元二者，以通过自身执行位置确定功能。

图4示出了根据本发明的又一实施例的接收设备。

如图4所示，接收设备430包括接收单元431、时钟432、输出单元434、导航信息提取单元435、以及位置确定单元436。因此，接收设备430通过导航信息提取单元435从接收的来自数字多媒体广播信号传送设备的信号中提取导航信息，并且通过位置确定单元436基于从提取的导航信息计算出的距离数字多媒体广播信号传送设备的伪距来确定接收设备430的位置。

根据参照图1和图2描述的实施例，本地服务器140提取在数字多媒体广播信号中包括的导航信息，并且将提取的导航信息传送到中央处理设备150，而中央处理设备150计算伪距并确定位置。然而，本地服务器可以执行导航信息的提取，伪距的计算以及位置的确定。

作为又一实施例，中央处理单元可以在不具有图1所示的本地服务器的情况下，提取导航信息，计算伪距，以及确定位置。如果是这样的情况，则接收设备将从数字多媒体广播信号传送设备接收的信号直接传送到中央处理设备。

也就是说，可以按照需要采用不同方法来分配图1所示的接收设备130、本地服务器140和中央处理设备150所执行的不同的功能。

现在将参照图2描述使用用于检测内部位置的设备来检测内部位置的方法。

现在，参照图5详细描述根据本发明的示范实施例的用于检测内部位置的方法。接下来，将说明利用图1所示的系统检测内部位置的方法。

图5是示出根据本发明的示范实施例的用于检测内部位置的方法的流程图。

如图5所示，接收设备130接收从数字多媒体广播信号传送设备111、112、113和114传送的数字多媒体广播信号(S210)。传送设备111、112、113和114传送包括用于传送设备111、112、113和114之间的时钟同步所需要的时钟信息的信号，该信号由时钟模块121、122、123和124产生。因此，接收设备130收集用于数字多媒体广播信号的定时信息、在对应区域中使用的数字多媒体广播信号信道信息等。

进一步，接收设备130可以补偿在用于接收的数字多媒体广播信号的各种路径中生成的信号的恶化、并执行噪声去除(S220)。

接收设备130中接收的信息被传送到本地服务器140，该本地服务器提取在数字多媒体广播信号中包括和传送的导航信息(S230)。

本地服务器140确定接收的数字多媒体广播信道的数目是否为四个或者更多(S240)。

当从四个或者更多个广播信道中接收数字多媒体广播信号时，通过有线或者无线互联网160将提取出来的导航信息传送到中央处理设备150，以在中央处理设备150中计算在接收设备130与数字多媒体广播信号传送设备111、112、113和114之间的伪距(S250)。

接下来，可以基于在步骤S250中计算的接收设备130与数字多媒体广播信号传送设备111，112，113和114之间的伪距来确定接收设备130的位置和数字多媒体广播信号传送设备111、112、113和114的位置。

尽管描述了利用如图1所述的系统来检测内部位置的方法，但是应该理解利用如图3或者图4示出的或者未明确示出的其它实施例中的设备检测内部位置的方法。例如，在图4所示的实施例中，其中接收设备包括导航信息提取单元和处理单元，除了执行主体变成了接收设备，以及在接收设备、本地服务器以及中央处理设备之间传送信息的处理外，其通过与图5所示的步骤相似的步骤来检测内部位置。

以上已经描述了多个示范实施例。然而，应该理解的是可以进行各种修改。例如，如果按照不同的顺序执行已描述的技术，和/或如果所描述的系统、体系架构、装置或者电路中的组件按照不同的方式来组合、和/或用其它组件或者等同物来替换或者补充，可得到适当的结果。相应地，其它实现位于下列权利要求的范围内。

Claims (18)

1.一种利用数字广播信号检测内部位置的接收设备，包括：

接收单元，其接收从数字广播信号传送设备传送的数字广播信号，该数字广播信号包括用于确定接收设备的位置的导航信息；以及

输出单元，其通过无线通信将信号输出到接收设备外部，

其中所述接收单元从多个数字广播信号传送设备接收数字广播信号。

2.如权利要求1所述的设备，还包括噪声去除和信号放大单元，用于从接收的信号去除噪声并放大接收的信号，

其中所述输出单元输出来自该噪声去除和信号放大单元的信号。

3.如权利要求1所述的设备，其中所述接收单元从数字广播信号传送设备接收时钟信息连同数字广播信号。

4.如权利要求1所述的设备，其中：

所述输出单元将数字广播信号输出到所述接收设备外部的处理设备，以及

所述接收单元从该处理设备接收所述接收设备的位置信息，该位置信息利用包括在数字广播信号中的导航信息来确定。

5.如权利要求1所述的设备，还包括导航信息提取单元，用于从接收的数字广播信号中提取导航信息，

其中所述输出单元将导航信息输出到所述接收设备外部的处理设备，以及

其中所述接收单元从所述处理设备接收利用导航信息确定的所述接收设备的位置信息。

6.如权利要求1所述的设备，还包括：

导航信息提取单元，用于从接收的数字广播信号中提取导航信息；以及

位置确定单元，用于利用提取的导航信息来计算数字广播信号传送设备和接收设备之间的伪距，并且基于所述伪距确定接收设备的位置。

7.如权利要求1所述的设备，其中接收单元从四个或更多的数字广播信号传送设备接收数字广播信号。

8.一种利用数字广播信号检测内部位置的方法，包括：

从多个数字广播信号传送设备接收包括导航信息的数字广播信号，该导航信息用于确定接收设备的位置；

从接收的数字广播信号中提取导航信息；

利用提取的导航信息来计算数字广播信号传送设备和接收设备之间的伪距；

以及基于所计算的伪距来确定接收设备的位置。

9.如权利要求8所述的方法，其中所述接收步骤从数字广播信号传送设备接收用于同步每一个数字广播信号传送设备的时钟信息、连同数字广播信号。

10.如权利要求8所述的方法，还包括：在所述接收步骤之后，从接收的数字广播信号去除噪声并放大所述数字广播信号。

11.如权利要求8所述的方法，其中，当接收的数字广播信号的广播信道的数量是4或者更多时，执行所述计算步骤。

12.一种利用数字广播信号检测内部位置的系统，包括：

多个数字广播信号传送设备，其每一个包括GPS接收模块和时钟模块；

接收设备，用于从所述数字广播信号传送设备接收包括GPS导航信息的数字广播信号；和

处理设备，用于利用在数字广播信号中传送的导航信息来计算数字广播信号传送设备和接收设备之间的伪距，并且基于所述伪距确定接收设备的位置。

13.如权利要求12所述的系统，其中所述数字广播信号传送设备传送由时钟模块产生的时钟信息连同数字广播信号。

14.如权利要求12所述的系统，其中所述接收设备包括：

接收单元，其接收从数字广播信号传送设备传送的信号；

噪声去除和信号放大单元，用于从接收的信号去除噪声并放大接收的信号；和

输出单元，将来自噪声去除和信号放大单元的信号输出到接收设备的外部。

15.如权利要求12所述的系统，其中接收设备从四个或更多的数字广播信号传送设备接收数字广播信号。

16.如权利要求12所述的系统，其中所述处理设备通过无线通信从接收设备接收数字广播信号。

17.如权利要求12所述的系统，其中所述处理设备包括：

本地服务器，用于从接收设备接收数字广播信号，并且提取在数字广播信号中传送的导航信息；以及

中央处理设备，用于接收从所述本地服务器提取的导航信息，计算数字广播信号传送设备和接收设备之间的伪距，并且基于所述伪距确定接收设备的位置。

18.如权利要求17所述的系统，其中所述本地服务器通过有线或者无线互联网将导航信息传送到中央处理设备。

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