JP2901804B2 - 車両の測位装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自車の位置を求めて進
路決定などのために用いられる、いわゆるナビゲーショ
ンシステムで好適に実施される車両の測位装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】地球周回軌道を回る複数の衛星からの信
号を受信し、自車位置（経度、緯度、高度など）および
走行速度などを計測するグローバルポジショニングシス
テム（略称、ＧＰＳ）と称される技術が実用化されてい
る。このＧＰＳによる測位方法では、少なくとも４個
（高度が判っているときには３個）の衛星からの信号を
受信する必要がある。

【０００３】一方、図４で示されるように、衛星Ｓ１，
Ｓ２，…，Ｓｎからの信号を受信するために、車体１に
取付けられるアンテナは、この図４において参照符Ａで
示されるように、車体１の屋根１ａやトランク１ｂ上に
取付けられる場合には、該アンテナＡのほぼ全天方向に
わたって開口しているので、見通し角θ１は大きく、測
位に必要な前記少なくとも３個の衛星からの信号を受信
することはできる。

【０００４】しかしながら、上述の図４で示されるよう
にアンテナＡを車体１の外側に取付けるようにした構成
では、車体形状の美観を損なってしまう。このため、ア
ンテナＡを車体１内に設けようとすると、図５で示され
るように見通し角θ１は極めて狭くなってしまう。すな
わち、車体１内に設ける場合には、鋼板などから成る車
体１によって遮蔽されてしまうので、アンテナＡを窓ガ
ラス１ｃの近傍に設けたとしても、前記見通し角θ１が
極めて狭くなってしまう。このため、受信できる衛星の
数が少なくなってしまい、測位を行うことができない場
合が生じる。このような不具合を防止するために、前記
アンテナＡとは離間して車体１内にもう１つのアンテナ
Ｂが設けられて、従来から、受信条件の良好な方のアン
テナＡまたはＢの受信結果を選択的に用いるいわゆるダ
イバシティ方式によって測位が行われている。

【０００５】図６は、典型的な従来技術のダイバシティ
方式の測位装置１１の電気的構成を示すブロック図であ
る。第１のアンテナＡからの受信信号は、バンドパスフ
ィルタ（略称、ＢＰＦ）１２に入力されて、衛星からの
１．５ＧＨｚの信号成分が濾波された後、高周波増幅回
路１３から中間周波増幅回路１４を介して切換回路１５
の一方の入力に入力される。また同様に、第２のアンテ
ナＢからの受信信号は、ＢＰＦ１６、高周波増幅回路１
７および中間周波増幅回路１８を介して、前記切換回路
１５の他方の入力に入力される。切換回路１５は、マイ
クロコンピュータなとで実現される後述する処理回路２
０からの切換制御信号に応答して、前記中間周波増幅回
路１４，１８からの出力を選択的に導出する。

【０００６】一方、前記アンテナＡ，Ｂにそれぞれ個別
的に対応してデコーダ２１，２２が設けられており、切
換回路１５から出力された中間周波増幅回路１４からの
出力はデコーダ２１に入力され、また中間周波増幅回路
１８からの出力はデコーダ２２に入力される。

【０００７】前記各衛星Ｓ１〜Ｓｎからは、位相と時間
とを走査して搬送波を変調する、いわゆるスペクトラム
拡散法によって作成された信号が送信されており、各衛
星Ｓ１〜Ｓｎ毎に、前記走査する位相と時間とが相互に
異なり、同一の搬送周波数が用いられる。したがってデ
コーダ２１，２２は、処理回路２０に設けられているゴ
ールドコード発生器との合成フィルタによって構成され
ており、このゴールドコードは衛星それぞれに独立した
信号で、この合成フィルタによって各衛星Ｓ１〜Ｓｎか
らの信号を分離することができる。デコーダ２１，２２
は、各衛星Ｓ１〜Ｓｎからの信号をいわゆるドップラー
効果による位相のずれなどを補正した後、デジタルデー
タに復調し、前記処理回路２０へ出力する。

【０００８】処理回路２０は、デコーダ２１または２２
で復調されたデータのうち、受信条件が良好な方のアン
テナに対応したデコーダ２１または２２からのデータを
選択して、経度、緯度、高度および車速などの測位演算
を行う。その演算結果は、出力インタフェイス回路２３
を介して映像信号作成回路２５に入力される。この映像
信号作成回路２５にはまた、コンパクトディスク中に記
録されている地図データを読出す、いわゆるＣＤ−ＲＯ
Ｍデコーダ２６からの地図データが入力されている。こ
の映像信号作成回路２５は、地図画面上に、測位された
自車位置を合成した図７で示されるような画像の映像信
号を作成し、液晶表示装置などで実現される表示装置２
７へ出力し、画像表示を行わせる。これによって、運転
者は地図上で自車の位置を確認し、走行経路の決定など
を行うことができる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上述の従来技術では、
アンテナＡ，Ｂで受信された受信信号は、それぞれ個別
にデコーダ２１，２２によって演算処理されるので、ア
ンテナＡまたはＢの少なくともいずれか一方で同時に３
つの衛星からの信号を受信しなければ、測位演算を行う
ことができない。したがって図５で示すように、たとえ
ばアンテナＡの見通し角θ１内にある衛星Ｓ１は、アン
テナＢの見通し角θ２内にはなく、このように各衛星Ｓ
１〜Ｓｎからの信号は、アンテナＡまたはＢのいずれか
一方でしか受信できない場合が生じてしまう。したがっ
て、測位可能なように同時に３個の衛星からの信号を受
信することができない場合があり、このような場合に
は、自車位置を検出するのに、最大でたとえば３０分程
度も要してしまうことがある。

【００１０】なお、高周波増幅回路１３，１７からの出
力を直接加算した後、以降の処理を行うようにした場合
には、受信信号波形に歪みが生じ、各衛星Ｓ１〜Ｓｎか
らの信号データの復調ができなくなってしまう。

【００１１】本発明の目的は、見通し角の小さいアンテ
ナを用いたダイバシティ方式の受信であっても、速やか
に自車位置を測位することができる車両の測位装置を提
供することである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、車体上で相互
に離間して設けられ、測位用の衛星からの信号を受信す
る複数のアンテナと、前記各アンテナを予め定めた一定
時間毎に選択的に切換えて各アンテナからの受信信号を
導出する切換手段と、前記切換手段からの受信信号を演
算処理して各アンテナで受信された１または複数の各衛
星の情報を作成し記憶し、切換前のアンテナの各衛星の
前記記憶された情報と切換後の他のアンテナからの各衛
星の演算処理し作成された情報とを併せて自車の位置を
求める演算手段を含むことを特徴とする車両の測位装置
である。

【００１３】

【作用】本発明に従えば、衛星からの信号をダイバシテ
ィ方式によって受信するために、車体上には相互に離間
して複数のアンテナが設けられている。前記各アンテナ
からの受信信号は、切換手段で選択的に切換えられて演
算手段に入力される。演算手段は、各アンテナからの受
信信号を順次的に演算処理して、各アンテナで受信され
た各衛星の情報を作成し、この各アンテナ毎の各衛星の
情報を相互に演算処理して自車の位置を求める。

【００１４】したがって、たとえば第１のアンテナと第
２のアンテナとの両方で同時に受信できない衛星であっ
ても、いずれか一方のアンテナで受信されていれば測位
演算に用いることができる。このため、高い確率で測位
に必要な衛星からの信号を受信していることができる。
これによって、自車位置の測定を短時間に行うことがで
きるとともに、受信のための構成を簡略化することがで
きる。

【００１５】

【実施例】図１は、本発明の一実施例の測位装置３１の
電気的構成を示すブロック図である。前記図５で示され
るように、車体１の窓ガラス１ｃ付近において、相互に
離間して配置される２つのアンテナＡ，Ｂは、切換回路
３２の個別接点３２ａ，３２ｂにそれぞれ接続されてい
る。切換回路３２の共通接点３２ｃから導出される前記
アンテナＡまたはＢの受信信号は、ＢＰＦ３３で１．５
ＧＨｚ付近の前記衛星Ｓ１〜Ｓｎからの信号の搬送波帯
域が■波された後、高周波増幅回路３４および中間周波
増幅回路３５を介してデコーダ３６に入力される。

【００１６】デコーダ３６は、受信信号をデジタル信号
に復調する検波回路３７と、前記デジタル信号を演算処
理してドップラー効果による位相のずれなどを補正する
デジタル信号処理回路３８とを含んで構成されている。
このデジタル信号処理回路３８からの出力は、マイクロ
コンピュータなどで実現される処理回路４０に入力され
る。

【００１７】処理回路４０は、後述するようにして自車
位置の測位演算を行い、その演算結果を出力インタフェ
イス回路４１を介して映像信号作成回路４３へ出力す
る。前記映像信号作成回路４３にはまた、ＣＤ−ＲＯＭ
デコーダ４４から、コンパクトディスクに記録されてい
る地図情報のうち、所望とする地域の地図情報が読出さ
れて入力されている。この映像信号作成回路４３は、前
記図７で示されるように、前記地図情報に基づいて自車
の走行地域の地図画面を作成し、その画面上に自車位置
を表示した映像信号を作成し、液晶表示装置などで実現
される表示装置４５によって画像表示を行う。こうして
運転者は、自車の走行地域付近の地理を認識し、自車の
走行経路の決定などを行うことができる。

【００１８】図２は、上述のように構成された測位装置
３１の動作を説明するためのタイミングチャートであ
る。アンテナＡは、切換回路３２によって図２（１）で
示されるように、たとえば１秒未満の予め定める時間Ｗ
１毎に選択されて、参照符Ａ１，Ａ２，Ａ３，…で示さ
れるように、衛星Ｓ１〜Ｓｎからの信号を受信してい
る。これに対してアンテナＢは、図２（２）で示される
ように、前記時間Ｗ１毎に前記アンテナＡとは逆の周期
で選択されて、参照符Ｂ０，Ｂ１，Ｂ２，…で示される
ように、衛星Ｓ１〜Ｓｎからの信号を受信する。

【００１９】これらの受信信号から処理回路４０は、図
２（３）で示されるように、アンテナＡ，Ｂの最新の受
信信号に基づいて、測位演算処理を行う。すなわち、時
刻ｔ１〜ｔ２間は、時刻ｔ１以前のアンテナＢの受信信
号Ｂ０と時刻ｔ１〜ｔ２間のアンテナＡの受信信号Ａ１
とに基づいて測位演算処理を行い、時刻ｔ２〜ｔ３間
は、アンテナＡの受信信号Ａ１とアンテナＢの受信信号
Ｂ１とに基づいて測位演算処理を行う。以降、同様の処
理を繰返す。

【００２０】図３は、図２で示される動作を説明するた
のフローチャートである。ステップｎ１では切換回路３
２においてアンテナＡが選択され、ステップｎ２でその
アンテナＡによって衛星Ｓ１〜Ｓｎからの信号が受信さ
れると、ステップｎ３でその受信信号がデジタルデータ
に入力処理される。ステップｎ４では、そのデジタルデ
ータが演算されて、アンテナＡで受信された衛星の情報
が求められ、ストアされる。

【００２１】ステップｎ５では、アンテナＡに関連して
求められた衛星の情報と、アンテナＢに関連して求めら
れた衛星の情報とが相互に演算処理されて、自車の経
度、緯度、高度および車速などの測位演算が行われ、ス
テップｎ６で、表示装置４５によって表示される。な
お、このような測位動作が開始された直後には、前記ス
テップｎ５での測位演算には、前記切換回路３２が導通
しているアンテナＡまたはＢのいずれかによって受信さ
れた信号に基づいて演算処理が行われ、２回目以降の演
算処理には、両方のアンテナＡ，Ｂでの受信信号に基づ
いて演算処理が行われる。

【００２２】したがってステップｎ７で、アンテナＡが
選択されているか否かが判断され、そうでないときには
前記ステップｎ１に戻ってアンテナＡが選択され、そう
であるときにはステップｎ１１に移って、アンテナＢが
選択される。ステップｎ１１で切換回路３２がアンテナ
Ｂ側に切換えられ、ステップｎ１２で衛星からの信号が
受信されると、ステップｎ１３でデジタルデータに入力
処理される。その後、前記ステップｎ４と同様にステッ
プｎ１４で、アンテナＢで受信された衛星に関する情報
が求められた後、ストアされて前記ステップｎ５に移
り、アンテナＡで受信された衛星に関する情報と演算処
理が行われる。

【００２３】このように本発明に従う測位装置３１で
は、ダイバシティ受信用に２つのアンテナＡ，Ｂを設
け、これらのアンテナで受信された受信信号を切換回路
３２によって選択的に切換えて、各アンテナＡ，Ｂによ
って受信された衛星に関する情報を、それぞれデジタル
値に復調した後に相互に演算処理して測位演算を行うの
で、２つのアンテナＡ，Ｂを併せて少なくとも３個の衛
星からの信号を受信できればよく、これによって衛星を
捕捉する確率を高めて、短時間で自車位置を検出するこ
とが可能となる。

【００２４】すなわちたとえば、各衛星Ｓ１〜Ｓｎ毎に
対応して前記位相および時間を掃引して第１の衛星を検
出すると、その第１の衛星からの受信信号によって受信
可能な衛星を判別することができ、その受信可能な衛星
に対応した位相および時間の変調度に前記櫛形フィルタ
を設定することによって、以降の第２および第３の衛星
を速やかに検出することができる。たとえば第１の衛星
の検出には３０秒〜１分程度であり、測位に必要な３つ
目の衛星を３分程度で検出できるようになる。これによ
って、従来技術と比較して格段に自車位置の検出時間を
短縮することができる。

【００２５】また、受信のための構成を２つのアンテナ
Ａ，Ｂで時分割に使用して共用することによって、構成
を簡略化することができる。

【００２６】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、各アンテ
ナで受信された受信信号は、まず各衛星毎の情報に演算
処理された後、この情報が相互に演算処理されて自車の
位置が求められるので、少なくともいずれか１つのアン
テナで受信可能な衛星からの信号を測位のために用いる
ことができ、したがって高い確率で測位に必要な衛星か
らの信号を受信していることができ、短時間で測位する
ことができる。

【００２７】また、複数の各アンテナからの受信信号
は、選択的に切換えられて演算手段に入力されるので、
受信のための構成を簡略化することもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の測位装置３１の電気的構成
を示すブロック図である。

【図２】測位動作を説明するためのタイミングチャート
である。

【図３】図２のフローチャートである。

【図４】自動車の車体１に単一個のアンテナＡを取付た
状態を示す側面図である。

【図５】車体１にダイバシティ受信のために２つのアン
テナＡ，Ｂを設けた状態を示す側面図である。

【図６】典型的な従来技術の測位装置１１の電気的構成
を示すブロック図である。

【図７】前記測位演算によって求められた自車位置を地
図画面上に表示した表示装置２７，４５の表示例を示す
図である。

【符号の説明】

１ 車体 ３１ 測位装置 ３２ 切換回路 ３６ デコーダ ３７ 検波回路 ３８ デジタル信号処理回路 ４０ 処理回路 ４３ 映像信号作成回路 ４４ ＣＤ−ＲＯＭデコーダ ４５ 表示装置 Ａ，Ｂ アンテナ Ｓ１〜Ｓｎ 衛星

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G01S 5/00 - 5/14 G01C 21/00 H04B 7/08

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車体上で相互に離間して設けられ、測位
   用の衛星からの信号を受信する複数のアンテナと、 前記各アンテナを予め定めた一定時間毎に選択的に切換
   えて各アンテナからの受信信号を導出する切換手段と、 前記切換手段からの受信信号を演算処理して各アンテナ
   で受信された１または複数の各衛星の情報を作成し記憶
   し、切換前のアンテナの各衛星の前記記憶された情報と
   切換後の他のアンテナからの各衛星の演算処理し作成さ
   れた情報とを併せて自車の位置を求める演算手段を含む
   ことを特徴とする車両の測位装置。