JP2006295612A - 受信機およびその電界レベル表示方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
受信機のアンテナ方向を簡単に調整する。
【解決手段】
受信機は、アンテナ部２を一体に構成し、アンテナ部２における受信電波の電界レベルを取得する電界レベル検出手段１３と、受信機の姿勢情報を取得する地磁気センサ部５、ジャイロセンサ部６と、取得した姿勢情報に時間的に対応する電界レベルを、姿勢情報に対応させて表示部７に表示させるように制御する制御部１と、電界レベルの高低をグラフィック情報として表示する表示部７と、を備える。
【選択図】
図１

Description

本発明は、受信機およびその電界レベル表示方法に係り、特に受信の電界レベルを可視表示する受信機およびその電界レベルの表示方法に係る。

従来、放送受信機等において良好な受信状態を確保するためにアンテナ設置方向を調整する場合、例えば特許文献１に記載された技術が知られている。この技術は、受信レベルと受信レベルの変化量に対応したガイド音声を予め用意しておき、適宜音声発生させるものである。また、例えば特許文献２に記載された技術が知られている。この技術は、受信電界強度を数値化してデジタル表示するものである。さらに、例えば特許文献３に記載された技術が知られている。この技術は、受信レベルの最大値をメモリに更新記録し、最大値と現在値を同時表示するものである。

一方、電界強度をアンテナの指向角度との関数としてパターン表示し、電界のパターンを認識し、主ビームの方向を容易に認識可能とし、アンテナを主ビーム方向に正確に容易に制御可能とする電界強度表示装置が特許文献４に開示されている。この装置は、アンテナに入力した電波の強度とアンテナの指向角度との関係を演算処理し、この結果に基づいて、２次元のグラフで表示するものである。より具体的には、角度と強度の表示を角度を円の角度の関数とし、強度を円の半径方向の距離の関数として円弧のグラフ表示とするものである。

また、関連する技術として特許文献５には、レーダ装置で観測した物標を、操作者が容易に３次元的な現実の形として視認できる３次元レーダ装置が開示されている。この装置は、レーダ装置により得られる２次元直交座標（Ｘ，Ｙ）に変換された画像データを、その輝度値に基づき高さ方向（Ｚ軸）を加えた画像データ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）に変換し、３次元グラフィックス処理を行い、従来のレーダ装置による２次元画像表示とともにグラフィックス処理された３次元画像表示を行うものである。

特開２００２−３５９８６０号公報 特開平１１−６８６８０号公報 特開平２−８８９８２号公報 特開平９-８７４７号公報 特開２０００-１１１６３５号公報

ところで、特許文献１、２、３のいずれの方法も、アンテナの向きの調整作業を補助し得るものであるが、音声発生手段あるいは表示手段によって表現される情報が離散的であり、次にどの方向にアンテナを動かせば最良の電界レベルが得られる方向に近付くのかが空間的に把握し難いという問題を有している。したがって、調整作業を短時間に、簡単に、且つ確実に行うための技術としては不満な面があった。

一方、固定設置型のアンテナ調整方法の例として、特許文献４、５に記載されたような技術が用いられる。これらの技術は、アンテナ設置向きをモータドライブ等により制御し、対象範囲全方向を走査し常に最大受信レベルを示す方位角と仰角に無人で調整する手段を具備するものである。この方法は、調整作業に人手を不要とし且つ確実に調整を行うことが可能であり固定設置型のアンテナ向き調整技術としては優れたものといえる。

しかしながら、携帯型ＴＶに代表されるような設置位置を頻繁に変更する可搬型受信機のアンテナ向きの調整技術としては不適当であることは明らかである。また、表示も放送受信機等のユーザにとって必ずしも簡易で明解なものとは言えなかった。

本発明の目的は、可搬型受信機において、簡単に、且つ明解にアンテナ方向を調整可能とする受信機およびその電界レベル表示方法を提供することにある。

前記目的を達成する本発明の１のアスペクトに係る受信機は、アンテナ部を一体に構成する受信装置であって、アンテナ部における受信電波の電界レベルを取得する電界強度取得部と、受信装置の姿勢情報を取得する姿勢情報取得部と、取得した姿勢情報に時間的に対応する前記電界レベルを、姿勢情報に対応させて表示部に表示させるように制御する制御部と、電界レベルの高低をグラフィック情報として表示する表示部と、を備える。

第１の展開形態の受信機において、姿勢情報は、方位情報を含んでもよい。

第２の展開形態の受信機において、姿勢情報は、仰角情報をさらに含んでもよい。

第３の展開形態の受信機において、姿勢情報取得部は、地磁気センサおよびジャイロセンサの少なくとも一方を含んでもよい。

第４の展開形態の受信機において、制御部は、記憶部を備え、受信装置の姿勢を変化させた時の電界レベルを姿勢情報に対応させて記憶部に保持し、記憶部の保持内容に基づいてグラフィック情報を生成するようにしてもよい。

第５の展開形態の受信機において、記憶部に保持される電界レベルは、対応する所定の姿勢位置における時間平均によって平均化されてもよい。

第６の展開形態の受信機において、記憶部に保持される電界レベルは、対応する所定の姿勢位置における電界レベルが得られない場合には、所定の姿勢位置に対応する、記憶部に保持されている周囲の姿勢位置における電界レベルから内挿によって求めてもよい。

第７の展開形態の受信機において、制御部は、記憶部に保持されている、所定の過去から現在までに取得した姿勢情報と姿勢情報に対応する電界レベルとに基づいて表示部に表示させる表示内容を、現在の姿勢情報に応じて変化させるようにしてもよい。

本発明の１のアスペクトに係る電界レベル表示方法は、アンテナ部を一体に構成する受信装置がアンテナ部における受信電波の電界レベルを表示する方法である。この方法は、受信装置の姿勢情報を取得し、取得した姿勢情報に時間的に対応する電界レベルの高低を姿勢情報に対応させてグラフィック情報として表示させる。

本発明によれば、受信機におけるアンテナの向きを変えた時の受信電波の電界レベルを２次元あるいは３次元のグラフィカルなチャートでリアルタイムに表示する。したがって、ユーザは、最良の受信状態を確保する為のアンテナの向きを視覚的且つ空間的に捉える事が可能となり、アンテナの方向を設定する際の利便性が大幅に向上する。

本発明の実施形態に係る受信機は、アンテナ部（図１の２）を一体に構成する。電界レベル検出手段（図１の１３）は、アンテナ部における受信電波の電界レベルを取得する。地磁気センサ部（図１の５）あるいはジャイロセンサ部（図１の６）は、受信装置の方位情報あるいは仰角情報等の姿勢情報を取得する。制御部（図１の１）は、取得した姿勢情報に時間的に対応する電界レベルをデータ合成手段（図１の１１）によって合成する。そして、グラフィックイメージ生成手段（図１の１２）によって姿勢情報に対応させて２次元あるいは３次元のグラフィックイメージを生成し、表示部（図１の７）に表示させる。

以上のように構成される受信機は、表示部の表示画面上に電界レベルの良好な方位・抑角を示す電界レベルをグラフィックイメージによってリアルタイムに表示する。すなわち、電界レベルと方位情報と仰角情報とを関連付けたデータを生成し、それをグラフィック表示データに変換して表示することにより、受信状態が良好となるアンテナ向きを明解に示すものとなる。したがって、受信機のユーザは、グラフィックイメージを見ながら受信機を動かすことで受信感度の最良な方向に簡単にアンテナを向けることができる。以下、実施例に即し、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の実施例に係る受信機の構成を示すブロック図である。図１において、受信機は、制御部１、アンテナ部２、無線部３、操作部４、地磁気センサ部５、ジャイロセンサ部６、表示部７を備える。無線部３と地磁気センサ部５とジャイロセンサ部６と表示部７とは、制御部１により制御される。アンテナ部２は、放送局から送信された放送電波を受信して無線部３に出力する空中電力線である。尚、アンテナ部２は、受信機筐体内あるいは外部に固定されており、筐体の向きによりアンテナの向きが一義的に決定されるものである。アンテナ部２から無線部３に入力されたＲＦ信号は、一般的に知られている方法によりＲＦ周波数帯からＡＦ周波数帯にダウンコンバートされた後、制御部１に渡され、ＡＦ信号として扱われる。

無線部３に含まれる電界レベル検出手段１３は、受信電波の強さを示す電界レベル情報の検出を行い、制御部１に出力する。なお、電界レベル情報の検出方法については、本発明の主旨に関与しない部分であるため詳細な説明を省略するが、例として、ＡＭ変調方式が利用されているアナログ方式のＴＶ放送システムにおいては、ＲＦ信号の受信電界レベルに追従して決定されるＡＧＣレベルの情報を利用する方法等が適用できる。また、ＦＭ変調方式が利用されているアナログ方式のラジオ放送システムにおいては、ＲＦ信号の受信電界レベルを検出するＲＳＳＩ機能（Ｒｅｃｅｉｖｅ Ｓｉｇｎａｌ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）により得られる情報を利用する方法等が適用できる。また、デジタル方式のＴＶ放送システム及び無線通信システムにおいては、受信データのビットエラーレートを電界レベルの代替情報として利用する方法等が適用できる。

操作部４は、ユーザが受信機の各種操作を行う場合に使用する入力キーで構成される。

地磁気センサ部５は、現在の受信機が向いている方位を示す方位情報を得る。地磁気センサ部５から出力された方位情報は、制御部１に入力される。ジャイロセンサ部６は、現在の受信機の置かれている抑角の状態を示す抑角情報を得る。ジャイロセンサ部６から出力される抑角情報は、制御部１に入力される。なお、３次元の方位情報は、地磁気センサ部５およびジャイロセンサ部６の一方のみから得るようにしても良い。すなわち、２次元の方位情報を地磁気センサ部５、仰角情報をジャイロセンサ部６から得る構成に限定されること無く、それぞれ単独で、３次元の方位情報を得ることもできる。ただし、地磁気センサ部５とジャイロセンサ部６は、その特性上、相違し、地磁気センサ部５は、計測時の可搬型通信装置の姿勢における絶対的な３次元方位情報が得られるのに対し、ジャイロセンサ部６は、可搬型通信装置の姿勢の変化に対する３次元方位情報が得られる点が相違する。すなわち、ジャイロセンサ部６は、ある時点で、基準方位を設定する（リセットする）必要があり、この基準方位からの変位分を出力する。ジャイロセンサ部６は、例えば、電界レベル計測開始時の装置の姿勢を基準とし、その姿勢に対する変位分の角度における電界強度を計測する。

制御部１は、記憶部１０、データ合成手段１１、グラフィックイメージ生成手段１２を含む。制御部１は、無線部３、地磁気センサ部５、ジャイロセンサ部６から得られる３つの入力情報を同期したタイミングでサンプリングし、データ合成手段１１において３つの入力情報を関連付けて、電界レベルのマップ情報の一つのデータとして保存する。このマップ情報は、制御部に含まれる記憶部１０に保存される。３種の入力情報のサンプリングデータの関連付けおよびデータの保存が逐次行われることで、面としての電界レベルのマップ情報が得られる。

図２は、電界レベルの強弱を表すマップ情報を表す図である。このマップ情報は、方角（水平方向）が−１８０度から１８０度、傾斜（抑角、垂直方向）が−９０度から９０度の全方向を対象とした電界レベルを表し、一つのマス目は、方位角１５度（水平方向）、抑角１５度（垂直方向）に分割した場合の例を示している。さらに、より詳細な角度に分割する構成を採ることも可能である。一つのマス目に対して電界レベルを０〜１０で表している。

図３は、表示画面上に表示される電界レベルチャートの描画イメージを示す図である。グラフィックイメージ生成手段１２は、図２に示す電界レベルのマップ情報を元に、２次元或いは３次元のグラフィックイメージデータを生成し、例えば図３に示すように表示部７の表示画面７１上に電界レベルチャート７２として表示する。

次に、本発明の動作についてＴＶ放送受信機に適用した場合の例を説明する。操作部４の操作によってＴＶ放送受信動作が起動される。ＴＶ放送受信動作中に操作部４を操作することで電界レベルのサーチ機能を起動する。電界レベルのサーチ機能が起動されると、まず制御部１は、無線部３から得られる電界レベル情報の取得、地磁気センサ部５からの方位情報の取得、及びジャイロセンサ部６から抑角情報の取得を実行する。この取得動作をここではサンプリングと呼ぶ。サンプリングにおいては、３つの情報の同時性が重要であり、可能な限りの同時性を確保するように、所定の時間内に３つの情報のサンプリングを完了させる。

サンプリングされた３つの情報は、データ合成手段１１に入力された後、関連付けされ、図２に示す電界レベルのマップ情報の一つのマス目に当てはまるデータとして記憶部１０に保存される。保存される情報の内容は、（電界レベル値、方位角、抑角）＝（レベル１０、+６０度、+４５度）のように構成することが一例として挙げられる。図２に示す電界レベルのマップ情報において、例えば方位角＋６０度、抑角＋４５度が交差する位置にあるマス目には、レベル１０を示す数値を格納することになる。

ユーザは、電界レベルのサーチ機能を起動後、受信機のアンテナ部２の方向を様々に変えながら受信状況の良好な方位、及び抑角を探ろうと試みる。このとき上記のサンプリング動作および関連付け動作およびデータ保存動作が所定の時間間隔で繰り返されることによって電界レベルのマップ情報は、面としての意味を持つデータ群となる。すなわち、図２に示す様な電界レベルの強弱分布を示すマップ情報となる。

尚、図２におけるマップ上の空白のマス目は、受信機のアンテナ部２の方向がこのマス目の意味する方位、抑角に向けられなかった為に情報が得られなかったか、或いは向けたタイミングがサンプリング実行タイミングと一致しなかった為に情報未取得である方位、抑角である事を示している。情報未取得であるマス目の情報は、電界レベルを「０」として扱うか、或いはマップ上において周囲に位置するマス目の取得済みの情報から内挿するようにしてもよい。

より具体的には、上下左右４方向の電界強度の平均値を取るようにしても良く、２方向しかデータがないものについては、２方向の電界強度の平均値を取っても良い。さらに、隣接のデータが無くとも、離れた点のデータから、按分（内挿）して求めても良い。例えば、右のデータは隣接のデータが無く、一つ離れた位置にデータ（電界強度Ａ）があり、左は隣接してデータ（電界強度Ｂ）がある場合、内挿されるデータを、（Ａ＊１＋Ｂ＊２）／（１＋２）として求めるようにしてもよい。

また、制御部１は、走査機構を有しないため、同じ方位角のデータを何度も測定することもありうるが、方位角によって測定回数が異なるため、方位角毎にデータの移動平均を求めて適用するようにしてもよい。最新の電波環境を反映しつつ、測定できた方位角を表示し、複数回測定できた方位角については、時間的な移動平均を取るようにする。このようにすることで、より精度の高い情報となり、測定方向のムラを感じさせず、精度を向上させた電界強度測定マップを作ることができる。

以上のようにして得られた図２に示す電界レベルの強弱の分布を示すマップ情報を元に、制御部１内のグラフィックイメージ生成手段１２は、電界レベルの強弱を示す２次元或いは３次元のグラフィックイメージデータを生成する。生成されたグラフィックイメージは、図３に示すように表示部７の表示画面７１上の任意の位置に、ＴＶ放送受信映像と重ねて電界レベルチャート７２として表示される。電界レベルチャート７２における電界レベルの強弱を示す方法は、図３に示すように色の濃淡や色の塗り分け、または塗りつぶし模様の違い等で表現する方法が例として挙げられる。さらに、折れ線グラフで表すレーダチャートや棒グラフ等で表示するようにしてもよい。尚、図３に示す電界レベルチャート７２は、方位角に対する電界レベルのみを示す円盤状の２次元タイプのチャートで図示する例である。

また、ユーザが放送受信機のアンテナの向きを変化させた場合は、現在得られている方位情報及び抑角情報を元に、図３に示す電界レベルチャート７２にて矢印で示した方向と図１に示すアンテナ部２の指向性ピーク方向とが常に一致するよう、電界レベルチャート７２の表示向きを羅針盤の様に水平方向および垂直方向に回転させたグラフィックイメージを生成し、リアルタイムに追従して表示するようにしてもよい。

さらに、電界レベルチャート７２における電界レベルの強弱を示す他の方法として、方位角および抑角に対する電界レベルを同時に示すことのできる球体状の３次元タイプのチャートとする等、本発明に記載の手段を用いる事で実現可能であることは明らかである。

ユーザは、アンテナ部２で受信する電界レベルの最大値が得られるように電界レベルチャート７２を見ながら放送受信機の姿勢を動かすようにする。これによって受信機の姿勢を定めれば、最大の感度で放送を受信できることとなる。

以上、ＡＭ変調方式が利用されているアナログ方式のＴＶ放送受信機に適用した場合について説明したが、本発明の構成及び方法は、ＴＶ放送受信機への適用に限定されるものではない。ＴＶ放送受信機、ラジオ放送受信機、通信端末装置など、使用される電波に対して指向性を持つ無線システムに用いられる受信機の多くに適用することが可能である。

以上のように本発明の受信機は、放送受信機において良好な受信状態を確保するためにアンテナ設置方向を調整する場合の補助機能として使用する用途に適用できる。特に、可搬型受信機において短時間に、簡単に、確実に、且つ明解にアンテナ設置方向を調整可能とすることで調整作業における煩わしさの軽減を図る用途に適用できる。

本発明の実施例に係る受信機の構成を示すブロック図である。 電界レベルの強弱を表すマップ情報を表す図である。 表示画面上に表示される電界レベルチャートの描画イメージを示す図である。

符号の説明

１ 制御部
２ アンテナ部
３ 無線部
４ 操作部
５ 地磁気センサ部
６ ジャイロセンサ部
７ 表示部
１０ 記憶部
１１ データ合成手段
１２ グラフィックイメージ生成手段
１３ 電界レベル検出手段
７１ 表示画面
７２ 電界レベルチャート

Claims (17)

1. アンテナ部を一体に構成する受信装置であって、
   前記アンテナ部における受信電波の電界レベルを取得する電界強度取得部と、
   前記受信装置の姿勢情報を取得する姿勢情報取得部と、
   取得した前記姿勢情報に時間的に対応する前記電界レベルを、前記姿勢情報に対応させて表示部に表示させるように制御する制御部と、
   前記電界レベルの高低をグラフィック情報として表示する表示部と、
   を備えることを特徴とする受信装置。
2. 前記姿勢情報は、方位情報を含むことを特徴とする請求項１記載の受信装置。
3. 前記姿勢情報は、仰角情報をさらに含むことを特徴とする請求項２記載の受信装置。
4. 前記姿勢情報取得部は、地磁気センサおよびジャイロセンサの少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項１記載の受信装置。
5. 前記制御部は、記憶部を備え、前記受信装置の姿勢を変化させた時の前記電界レベルを前記姿勢情報に対応させて前記記憶部に保持し、前記記憶部の保持内容に基づいて前記グラフィック情報を生成することを特徴とする請求項１記載の受信装置。
6. 前記記憶部に保持される電界レベルは、対応する所定の姿勢位置における時間平均によって平均化されることを特徴とする請求項５記載の受信装置。
7. 前記記憶部に保持される電界レベルは、対応する所定の姿勢位置における電界レベルが得られない場合には、前記所定の姿勢位置に対応する、前記記憶部に保持されている周囲の姿勢位置における電界レベルから内挿によって求めることを特徴とする請求項５記載の受信装置。
8. 前記制御部は、前記記憶部に保持されている、所定の過去から現在までに取得した姿勢情報と該姿勢情報に対応する電界レベルとに基づいて前記表示部に表示させる表示内容を、現在の姿勢情報に応じて変化させることを特徴とする請求項５記載の受信装置。
9. 請求項１〜８のいずれか１に記載の受信装置は、可搬型であることを特徴とする受信装置。
10. 請求項１〜９のいずれか１に記載の受信装置は、放送受信機であることを特徴とする受信装置。
11. アンテナ部を一体に構成する受信装置が前記アンテナ部における受信電波の電界レベルを表示する方法であって、
    前記受信装置の姿勢情報を取得し、取得した前記姿勢情報に時間的に対応する前記電界レベルの高低を前記姿勢情報に対応させてグラフィック情報として表示させることを特徴とする電界レベル表示方法。
12. 前記姿勢情報は、方位情報を含むことを特徴とする請求項１１記載の電界レベル表示方法。
13. 前記姿勢情報は、仰角情報をさらに含むことを特徴とする請求項１２記載の電界レベル表示方法。
14. 前記受信装置の姿勢を変化させた時の前記電界レベルを前記姿勢情報に対応させて記憶部に保持し、前記記憶部の保持内容に基づいて前記グラフィック情報を生成することを特徴とする請求項１１記載の電界レベル表示方法。
15. 前記記憶部に保持される電界レベルは、対応する所定の姿勢位置における時間平均によって平均化されることを特徴とする請求項１４記載の電界レベル表示方法。
16. 前記記憶部に保持される電界レベルは、対応する所定の姿勢位置における電界レベルが得られない場合には、前記所定の姿勢位置に対応する、前記記憶部に保持されている周囲の姿勢位置における電界レベルから内挿によって求めることを特徴とする請求項１４記載の電界レベル表示方法。
17. 前記記憶部に保持されている、所定の過去から現在までに取得した姿勢情報と該姿勢情報に対応する電界レベルとに基づいて表示させる表示内容を、現在の姿勢情報に応じて変化させることを特徴とする請求項１４記載の電界レベル表示方法。
    

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