JP2009527757A - 携帯装置を用いた方向探知のためのシステム及び方法 - Google Patents
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Abstract
【選択図】図7
Description
本国際出願は、2006年2月21日に出願された「携帯装置を用いた方向探知」という名称の米国出願番号第11/357,165号に基づくと共に、該出願に対する優先権を主張するものであり、該出願の全体の内容は引用により本明細書に組み入れられる。
WCDは、速度、距離、品質(エラー補正)、セキュリティ(コード化)等に関して各々が異なる利点を有する様々な無線通信ネットワークを介して、情報の送信と受信の両方を行うことができる。これらの特性は、受信装置に転送できる情報量、及び情報転送時間を決定づけることになる。図1は、WCD、及びWCDが様々な種類の無線ネットワークとやりとりする方法についての図を含む。
前述したように、本発明は、様々な無線通信機器を用いて実施することができる。従って、本発明について検討する前に、ユーザ110が利用可能な通信手段を理解することが重要である。例えば、セルラ電話又は他の携帯無線装置の場合には、これらの装置の一体化されたデータ処理機能は、送信装置と受信装置との間のトランザクションを容易にする上で重要な役割を果たす。
今日の市場には、いくつかの位置探知又は方向探知システムが存在する。図4では、この技術分野において2つの両極端を表すことができる2つの例を開示する。これらの2つの技術は、全く異なる目的を果たすべく実施されてきたものであり、従って異なる長所と短所とを有する。
本発明の少なくとも1つの実施形態は、WCD100からターゲットへの相対方向を特定するために、到来方向(「DoA」)信号処理スキームにおいて複数のアンテナで受信した信号を使用する。
この技術では、アンテナアレイの要素により受信される信号の位相及び場合によっては振幅差に基づいて、(位置を示す送信信号などの)入射信号の到来方向が決定される。
Bartlett Beamformerとして歴史的に知られている最も単純な方法では、各アレイの指向方向(θ)における正規化受信電力は、次の関係を用いて計算される。
この場合、式(1)では、a(θ)は、いわゆるアレイのステアリングベクトルであり、Rは、受信信号の空間共分散行列である。Lは、アンテナアレイにおける要素番号である。aHは、行列aの共役転置を意味する。ここでは最も高い電力を与える方向が、ターゲットの方向であると仮定される。
この場合gn(θ)は、要素nの複素放射パターンであり、kは(λを中心周波数における波長とした場合、2π/λと定義される)波数であり、rnは、要素nの位置ベクトルであり、さらにurは、入射波方向θへ向かう放射ベクトルである。線形アレイが、同一の均等に離隔した要素であるという単純なケースでは、ステアリングベクトルは次式に単純化される。
この場合dは、アレイ内で均等に離隔した線形のアンテナ要素の要素間の間隔であり、θは、線形に設置されたアンテナ要素を結ぶ線と入射波方向との間の角度である。
図8は、例示的な位置を示す送信信号及び異なる種類の位置を示す信号の構成を示す図である。信号記述800は、BTLEE/ BluLite送信信号からのフレーム例を含む。この例ではBTLEE/ BluLiteを使用しているが、前述の通信媒体のうちの任意のものを適用することもできる。最初に、位置を示す送信信号として送信信号を識別する必要がある。16ビットのプリアンブルは、パケットの開始を示すと共に受信器を同期させるために用いられる(1010101010101010などの)コードを含むことができる。この指示により、WCD100は測定を開始できるようになり、その結果、8ビットのサービスフィールドが送信信号である場合、WCD100内のアンテナA1〜A6がプリアンブルとサービスフィールドの一方又は両方を測定できるようになる。下記に説明するように、送信信号800はまた、位置を示す送信装置についての識別情報、又はその他の装置のターゲット関連情報を含むこともできる。
ユーザ110が、WCD100上に表示されたリストからターゲットを選択した場合に、これらの情報を入手できるようにしてもよい。考えられる追加情報の内容について以下後述する。さらに、WCD100の有効送信距離内で発見した様々な潜在的ターゲット装置から受信した情報を用いて、(緯度及び経度などの)絶対表現で、或いは(ターゲットから150メートル北などの)相対表現で、WCD100のおおよその位置を三角測量することができる。
本発明は、数多くの実際的な用途を有する。本発明の少なくとも1つの実施形態では、建造物内で現在位置とターゲットへの相対方向との両方を特定するためのシステムを開示する。
本発明はまた、屋外における方向及び位置特定に容易に適用することもできる。図13は、その一例を示す図である。このシナリオでは、ユーザ110は、(図10と同様に)位置マーカ1010が存在する場所に進入する。しかしながら、これらのターゲットは、様々なサービスプロバイダに対する、及び一般市民の関心がある位置に対する方向探知を行うために、この区域全体にわたって様々な位置に設置されている。
300 ホストプロセッサ
610 アンテナ制御スイッチ
700 アンテナ構成
710 アンテナ構成
720 従来のBTLEE受信器
730 専用DoA受信器
Claims (35)
- 探索装置からターゲットへ向かう相対方向を特定するための方法であって、
探索装置の送信距離内にあるターゲットから送信信号を受信するステップと、
送信信号を受信した送信元のターゲットのリストを前記探索装置上に表示するステップと、
所望のターゲットが前記ターゲットのリストから漏れている場合、前記所望のターゲットが前記ターゲットリストに現れることができるように、前記所望のターゲットにおいて送信信号を作動させるための、或いは送信信号の性質を変えるための無線要求メッセージを前記探索装置から送信するステップと、
前記探索装置上で、前記ターゲットリストからターゲットを選択するステップと、
前記探索装置上に、該探索装置の現在位置と関連して前記選択したターゲットへ向かう前記相対方向を示すステップと、
を含むことを特徴とする方法。 - ターゲットからの前記送信信号は、短距離通信及び長距離通信からなるグループから選択される無線通信を介して受信される、
ことを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 前記短距離無線通信は、Bluetooth(商標)、BTLEE/BluLite、ZigBee/IEEE 802.15.4、WLAN、UWB、及びUHF RFID通信からなるグループから選択される、
ことを特徴とする請求項2に記載の方法。 - 前記送信信号は、少なくともターゲットの識別情報と、該送信信号の到来方向を特定するために用いられる情報とを含む、
ことを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 前記送信信号は、ターゲットの位置とは別にターゲットに関する特定の情報を含む、
ことを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 前記装置が前記探索装置上で選択された場合、前記ターゲットに関する前記特定の情報が表示される、
ことを特徴とする請求項5に記載の方法。 - 前記要求メッセージは、前記所望のターゲットにおいて送信信号を遠隔的に作動させるか、或いは前記所望のターゲットにおいて送信信号の性質を遠隔的に変えるために無線通信を介して送信される、
ことを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 前記要求メッセージは、前記所望のターゲットの所有者が、該ターゲットを位置測定することに対して許可を与えることを要求するために無線通信を介して送信され、この要求が受け入れられれば、この結果、前記所望のターゲットにおける送信信号の作動、或いは該所望のターゲットの前記送信信号の性質の変更が行われる、
ことを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 前記ターゲットと関連して前記探索装置の現在位置を表示するステップ、
をさらに含む請求項1に記載の方法。 - ターゲットへ向かう相対方向を特定するための装置であって、
複数のアンテナで構成されたアンテナアレイと、
前記アンテナアレイに結合されて、前記アンテナアレイ内の前記複数のアンテナの各々を選択するための切り替え装置と、
前記切り替え装置に結合されて、前記アンテナアレイから送信情報を受信するための受信器と、
少なくとも前記受信器に結合されて、前記受信した送信情報に基づいて発信源の識別情報を特定すると共に、該発信源の識別情報に基づいてターゲットのリストを装置のディスプレイ上に表示するためのコントローラと、
を備え、
前記コントローラは、到来方向の計算を用いて、ターゲットへ向かう前記相対方向をさらに特定し、該相対方向を前記装置のディスプレイ上に表示する、
ことを特徴とする装置。 - 前記アンテナアレイは前記装置内部に組み込まれる、
ことを特徴とする請求項10に記載の装置。 - 前記アンテナアレイは、決定可能な方向で前記装置に着脱可能に取り付けることができる、
ことを特徴とする請求項10に記載の装置。 - 前記切り替え装置は、前記アンテナアレイ内の前記複数のアンテナ間で高速で切り替えを行う、
ことを特徴とする請求項10に記載の装置。 - 前記受信器は、前記ターゲットの識別情報を受信するための第1の受信器と、前記到来方向の計算を処理するための少なくとも第2の受信器とを含む2又はそれ以上の別個の受信器で構成される、
ことを特徴とする請求項10に記載の装置。 - 前記装置は、長距離通信、短距離通信、及び近距離通信のうちの少なくとも1つが可能な無線通信装置である、
ことを特徴とする請求項10に記載の装置。 - 前記装置は、オーディオ及びビデオ情報を送受信することができる、
ことを特徴とする請求項15に記載の装置。 - UHF RFIDリーダをさらに備え、該UHF RFIDリーダは、ターゲットにおける前記送信信号の作動をトリガするために用いられる、
ことを特徴とする請求項10に記載の装置。 - 探索装置からターゲットへ向かう相対方向を特定するための、コンピュータで読み取り可能なプログラムコードを内蔵する、コンピュータで使用可能な媒体を含むコンピュータプログラム製品であって、
探索装置の送信距離内にあるターゲットから送信信号を受信するための、コンピュータで読み取り可能なプログラムコードと、
送信信号を受信した送信元のターゲットのリストを前記探索装置上に表示するための、コンピュータで読み取り可能なプログラムコードと、
所望のターゲットが前記ターゲットのリストから漏れている場合、前記所望のターゲットが前記ターゲットリストに現れることができるように、前記所望のターゲットにおいて送信信号を作動させるための、或いは送信信号の性質を変えるための無線要求メッセージを前記探索装置から送信するための、コンピュータで読み取り可能なプログラムコードと、
前記探索装置上で、前記ターゲットリストからターゲットを選択するための、コンピュータで読み取り可能なプログラムコードと、
前記探索装置上に、該探索装置の現在位置と関連して前記選択したターゲットへ向かう前記相対方向を示すための、コンピュータで読み取り可能なプログラムコードと、
を備えることを特徴とするコンピュータプログラム製品。 - 前記装置は、Bluetooth(商標)、BTLEE/BluLite、ZigBee/IEEE 802.15.4、WLAN、UWB、及びUHF RFID通信からなるグループから選択される通信ができる、
ことを特徴とする請求項10に記載の装置。 - 前記送信信号は、少なくともターゲットの識別情報と、該送信信号の到来方向を特定するために用いられる情報とを含む、
ことを特徴とする請求項18に記載のコンピュータプログラム製品。 - 前記送信信号は、ターゲットの位置とは別にターゲットに関する特定の情報を含む、
ことを特徴とする請求項18に記載のコンピュータプログラム製品。 - 前記装置が前記探索装置上で選択された場合、前記ターゲットに関する前記特定の情報が表示される、
ことを特徴とする請求項21に記載のコンピュータプログラム製品。 - 前記要求メッセージは、前記所望のターゲットにおいて送信信号を遠隔的に作動させるか、或いは前記所望のターゲットにおいて送信信号の性質を遠隔的に変えるために無線通信を介して送信される、
ことを特徴とする請求項18に記載のコンピュータプログラム製品。 - 前記要求メッセージは、前記所望のターゲットの所有者が、該ターゲットを位置測定することに対して許可を与えることを要求するために無線通信を介して送信され、この要求が受け入れられれば、この結果、前記所望のターゲットにおける送信信号の作動が行われる、
ことを特徴とする請求項18に記載のコンピュータプログラム製品。 - 前記ターゲットと関連して前記探索装置の現在位置を表示するステップ、
をさらに含む請求項18に記載のコンピュータプログラム製品。 - 探索装置からターゲットへ向かう相対方向を特定するためのシステムであって、
ターゲットと、
探索装置と、
ユーザと、
を含み、
前記探索装置は、探索装置の送信距離内にある前記ターゲットから送信信号を受信し、
前記探索装置は、送信信号を受信した送信元の前記ターゲットのリストを前記探索装置上に表示し、
前記探索装置は、所望のターゲットが前記ターゲットのリストから漏れている場合、前記所望のターゲットが前記ターゲットリストに現れることができるように、前記所望のターゲットにおいて送信信号を作動させるための、或いは送信信号の性質を変えるための無線要求メッセージを前記探索装置から送信し、
前記ユーザは、前記探索装置上で、前記ターゲットリストからターゲットを選択し、
前記探索装置は、該探索装置の現在位置と関連して前記選択したターゲットへ向かう前記相対方向を示す、
ことを特徴とするシステム。 - 前記探索装置は、長距離通信、短距離通信、及び近距離通信のうちの少なくとも1つが可能な無線通信装置である、
ことを特徴とする請求項26に記載のシステム。 - 探索装置から建造物の内部にある位置マーカへ向かう相対方向を特定するための方法であって、
探索装置の受信距離内にある位置マーカから送信信号を受信するステップと、
無線通信を介して建造物の略図を受信するステップと、
送信信号を受信した送信元の位置マーカのリストを前記探索装置上に表示するステップと、
前記探索装置上で、前記位置マーカのリストから位置マーカを選択するステップと、
前記探索装置上に、前記建造物の前記略図と共に、該探索装置の現在位置と関連して前記選択された位置マーカへ向かう前記相対方向を示すステップと、
を含むことを特徴とする方法。 - 探索装置から位置マーカへ向かう相対方向を特定するための方法であって、
探索装置の受信距離内にある位置マーカから送信信号を受信するステップと、
送信信号を受信した送信元の位置マーカのリストを前記探索装置上に表示するステップと、
前記探索装置上で、前記選択した位置マーカに関する情報を見るために、前記位置マーカリストから位置マーカを選択するステップと、
前記選択位置マーカに関する情報が入手可能であれば、該情報を前記探索装置上に表示するステップと、
前記探索装置上で、前記位置マーカのリストから位置をさらに選択するステップと、
前記探索装置上で、該探索装置の現在位置と関連して前記選択位置マーカへ向かう前記相対方向を示すステップと、
を含む方法。 - 前記送信信号は、少なくとも前記ターゲットの位置に関する情報を含む、
ことを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 前記送信信号は、許可された装置によってのみアクセスされるように暗号化される、
ことを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 前記送信信号は、少なくとも前記ターゲットの位置に関する情報を含む、
ことを特徴とする請求項18に記載のコンピュータプログラム製品。 - 前記送信信号は、許可された装置によってのみアクセスされるように暗号化される、
ことを特徴とする請求項18に記載のコンピュータプログラム。 - 前記探索装置の現在の方向を表示するステップをさらに含む、
ことを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 前記切り替え装置は、前記コントローラにより信号情報を処理してターゲットへの相対方向を特定するために、該信号情報を前記アンテナアレイ内のアンテナから前記受信器へ順次供給する、
ことを特徴とする請求項10に記載の装置。
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