CN1873436A - 综合天线的连接状态检测装置及汽车导航装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种综合天线的连接状态检测装置。从装置本体(2)流入到综合天线(3)中的电流经过线圈(6)而流入。如果为了检查综合天线的连接状态而从VICS(光学)信号处理部(17)输出模拟上行信号的话，则由于综合天线的光学指向用发送元件(26)中流过大的电流，因此线圈中的下降电压增大。当电阻(8、9)的分压作用使线圈中的下降电压在预定的范围内时，天线连接检测部(10)判定综合天线处于正常状态。此时，由于线圈中流过大的消耗电流，因此使用阻抗小的线圈作为线圈。

Description

综合天线的连接状态检测装置及汽车导航装置
技术领域
本发明涉及具有用于与车辆外部进行通信的天线及光学指向
(Optical Beacon)用收发元件的综合天线的连接状态检测装置及汽车导航装置。
背景技术
以往，提供了具有综合了GPS(Global positioning System：全球定位系统)天线和VICS(Vehicle information and CommunicationSystem：车辆信息和通信系统)的无线电信标用天线的综合天线的汽车导航装置。这种具有综合天线的汽车导航装置用电缆连接综合天线和装置本体。在装置本体上设置有流过在给综合天线供电的状态下流入该综合天线中的消耗电流的电阻。通过检测随着流入综合电线的低噪声放大器(LNA)中的消耗电流而在该电阻上产生的下降电压来检测综合天线的连接状态(OPEN/正常连接/SHORT)。
但是，这种检测流入综合天线的低噪声放大器中的消耗电流的结构，根据电流常数的不同有可能存在流经消耗电流检测用电阻的电流过小，不能检测到该电阻的下降电压的情况。此时，为了以消耗电流检测用电阻获得大的下降电压，有必要将该电阻值设得很大。
但是，在综合天线中还安装有光学指向用收发元件的情况下，如果给综合天线输出光学上行信号，则光学指向用发送元件中流过大的电流，伴随于此，消耗电流检测用电阻中流过比平时大的消耗电流。因此，在消耗电流检测用电阻的电阻值大的情况下，发送上行信号时流入光学指向用发送元件中的大的消耗电流有可能烧毁消耗电流检测用电阻。并且，也有收发光学指向标时绕入干扰信号不能进行光学指向标的收发的可能。
而作为诊断光学指向标的动作的方法，在例如日本特开2003-234705号公报中，在诊断时通过切换电路将诊断用发送信号输送给信号接收处理部来诊断光学指向标的动作。而在日本特开2000-132793号公报中通过在光学指向标前设置反射体反射光学指向标的发送光，使其入射到接收单元中确认通信动作。但是，这些方法虽然能够诊断光学指向标的动作，但不能解决上述任何问题。
发明内容
本发明的目的就是要提供一种能够减小消耗电流检测用电阻的电阻值并能够确实地检测连接状态、而且不受干扰信号绕入的影响的综合天线的连接状态检测装置和汽车导航装置。
如果采用本发明，当对综合天线供电时，由于消耗电流流入到该综合天线中，消耗电流随之流过消耗电流检测用电阻单元，因此在电阻中产生电压下降。判断综合天线的连接状态时，从检查信号输出单元对光学指向用发送元件发送检查信号。当综合天线处于连接状态时，由于光学指向用发送元件中流过大的消耗电流，随之电阻中流过大的电流，因此即使将电阻的电阻值设定为比较小也能够在该电阻中获得足够大的下降电压。因此，能够根据电阻的下降电压判断综合天线的连接状态。
附图说明
图1是表示汽车导航装置的第1实施例的电路图。
图2是表示天线连接检测部的动作的流程图。
图3是表示连接确认状态的转变的示意图。
图4是表示第1实施例的变形例的示意图。
图5是表示汽车导航装置的第2实施例的电路图。
图6是表示汽车导航装置的第3实施例的电路图。
具体实施方式
下面说明将本发明用于汽车导航装置中的几个实施例。
(第1实施例)
图1中，汽车导航装置1由装置本体2和综合天线3构成，它们之间用同轴电缆4连接。在装置本体2中，在电源线5与同轴电缆4的一端之间串联连接有作为电阻的线圈6和无电感电阻7。在线圈6和无电感电阻7的共同连接点与0V线之间串联连接有输出电压用的第1电阻8和第2电阻9。第1电阻8与第2电阻9的共同连接点上连接有天线连接检测部10。该天线连接检测部10为从起连接确认用端口的作用的AD端口输入被第1电阻8和第2电阻9分压的电压值的单元，根据输入的电压值像后述那样检测综合天线3的连接状态。
同轴电缆4的一端通过电容器11连接有支路12。该支路12为分离通过同轴电缆4从综合天线3输入的GPS信号和VICS信号的电路，将分离后的各信号分别输入GPS信号处理部13和VICS(电波)信号处理部14。VICS(电波)从无线电信标提供车辆行进方向前方200公里左右的高速道路的信息或互换式立体交叉附近的连接道路、平行的一般道路信息等。信息的内容为拥堵、高速道路的环线旅行时间、限制、服务区/停车场信息、障碍信息、IC之间的区间旅行时间等。
线圈6和无电感电阻7的共同连接点上分别通过电容器15、16连接有VICS(光学)信号处理部(相当于检查信号输出单元)17的输出部和输入部。该VICS(光学)信号处理部17通过综合天线3从图中没有示出的路上设备发出的光信号获取VICS信息。VICS(光学)信号从光学指向标提供行进方向前方30公里、后方1公里的一般道路和高速道路的信息。信息内容为拥堵、环线(link)旅行时间、限制、停车场信息、区间旅行时间等。
上述天线连接检测部10、GPS信号处理部13、VICS(光学)信号处理部17、VICS(电波)信号处理部14实际上构成控制装置的功能的一部分，由硬件或软件构成。
而在综合天线3中，在同轴电缆4的另一端上通过无电感电阻18和线圈19连接有电源线20，通过该电源线对放大电路(低噪声放大器)21、22供电。
综合天线3中内置有GPS天线23和VICS天线24，它们接收的信号输出给放大电路21。该放大电路21通过电容器25和同轴电缆4将GPS天线23和VICS天线24接收到的信号输出给装置本体2。并且，此处放大电路21兼作信号的耦合电路。
综合天线3中除GPS天线23和VICS天线24外还内置有光学指向用发送元件26和光学指向用接收元件27。光学指向用发送元件26的阳极与电源线20相连，阴极通过驱动用晶体管28和电阻29与0V线相连。晶体管28的基极通过电容器30与线圈19和无电感电阻18的共同连接点相连。
光学指向用接收元件27的阴极与电源线20相连，阳极通过电阻31与0V线相连，阳极和电阻31的共同连接点与放大电路22相连。该放大电路22放大光学指向用接收元件27接收到的路上设备发出的下行信号，通过无电感电阻18和同轴电缆4输入装置本体2。
流入综合天线3中的消耗电流流入装置本体2中设置的线圈6，由天线连接检测部10检测出与该消耗电流相对应的线圈6的下降电压。此时，由于通过检测线圈6的下降电压能够判断该综合天线3的连接状态，因此希望线圈6的阻抗(与消耗电流的频率相对应的电阻值)大，以便获得大的下降电压。但是，当线圈6中流过大的消耗电流时，由于线圈6与功耗相对应地发热，因此使用阻抗小的线圈作为线圈6，同时在检测综合天线3的连接状态时使线圈6中流过大的消耗电流。
即，在检测综合天线3的连接状态时，为了增大流过线圈6的电流，从VICS(光学)信号处理部17给光学指向用发送元件26发送模拟上行信号(64kbps)，在此时检测光学指向用发送元件26中流过的消耗电流(交流)产生的线圈6的下降电压。
这里，考虑到发热会烧毁线圈6的情况，使用具有以下特性的线圈6。即，作为线圈6，使用当给综合天线3的光学指向用发送元件26发送模拟上行信号时线圈6的功耗不超过线圈6的额定功耗(64kbps)的交流信号通电时的功耗这样的特性的线圈。其理由是，当用天线连接检测部10检测综合天线3的连接状态时，检测给综合天线3的光学指向用发送元件26发送模拟上行信号(高频信号)时线圈6的下降电压。因此，即使使线圈6中流过与模拟上行信号的大小相对应的消耗电流也能够防止线圈6被烧毁。
在上述实施例中，由于当给汽车导航装置1施加电源时，从装置本体2的电源线5通过线圈6、无电感电阻7、同轴电缆4、无电感电阻18和线圈19对综合天线3的电源线20供电，因此各放大电路21、22可以动作。
VICS(光学)信号处理部17在被施加了电源时或每个预定时间判断综合天线3的连接状态。
如图2所示，在例如施加电源时或到了预定的连接状态确认定时的时候，天线连接检测部10检测AD端口的电压(步骤S1)，作为第1电压值存储(S2)。
这里，当综合天线3的内部电路正常时，由于即使放大电路21、22处于放大信号工作状态其消耗电流也小，因此综合天线3的消耗电量小，线圈6的下降电压也小。但是，当综合天线3的内部电路由于故障而短路时，由于从装置本体2的电源线5通过同轴电缆4给综合天线3流入比平时大的电流，因此由于线圈6的阻抗(流过直流时为电阻)产生大的下降电压。此时，流过线圈6的电流越大，线圈6的电压下降越大，伴随于此，天线连接检测部10检测到的电压值变低。
因此，当天线连接检测部10检测到的第1电压值不到预定值(S3中为NO)时，判定综合天线3内部短路(S10)，并告知这一情况。
而当天线连接检测部10检测到的电压值在预定值以上(S3中为YES)时，判定综合天线3未短路，为了进行下一步检测，使VICS(光学)信号处理部17动作对综合天线3输入模拟上行信号(S4)。该模拟上行信号与一般的上行信号一样为64kbps，持续输出例如1秒的时间。
这里，由于同轴电缆4的另一端通过线圈19与电源线20相连，并且通过电容器30与晶体管28相连，因此输出到综合天线3的模拟上行信号不影响综合天线3的电源线20地被输出到晶体管28。
当晶体管28以与模拟上行信号相对应的64kbps开关时，伴随于此光学指向用发送元件26中流过电流，输出模拟上行信号作为光信号。由此，装置本体2中设置的线圈6中流过大小与模拟上行信号相对应的消耗电流。
当这样线圈6中流过大小与模拟上行信号相对应的消耗电流时，由于该消耗电流为交流信号，因此线圈6中产生电压下降。此时，线圈6的下降电压为线圈6中流过64kbps的模拟上行信号时阻抗产生的电压下降，伴随于此，VICS(光学)信号处理部17检测的电压下降。
此时，VICS(光学)信号处理部17在输出模拟上行信号的定时检测AD端口的电压(S5)，作为第2电压值存储(S6)，然后从像上述那样存储的第1电压值中减去第2电压值(S7)。
当综合天线3的内部电路由于例如断线而处于开路状态时，即使输出模拟上行信号，综合天线3的消耗电流也不变化。并且，在综合天线3的内部电路产生异常的情况下，当输出模拟上行信号时，有可能流过异常大的电流。
因此，当第1电压值与第2电压值的电压差比预定的下限值小或者比预定的上限值大(S8中为NO)时，天线连接检测部10判断为综合天线3处于开路状态(异常状态)(S11)，并报告这种情况。而第1电压值减去第2电压值的值在预定的下限值(与开路相对应的值)以上并且在预定的上限值(与异常电流相对应的值)以下(S8中为YES)时，则判断为正常(S9)。
通过以上的动作能够判断综合天线3的短路状态、开路状态或正常状态。
但是，在像上述那样监视综合天线3的连接状态的情况下，如果一直对综合天线3输出模拟上行信号，会产生不能将综合天线3用于本来的用途的情况，并且会引起光学指向用发送元件26的寿命降低。
因此，在本实施例中，天线连接检测部10不是一直对综合天线3传送模拟信号来确认连接状态，如果处于判定为综合天线3处于连接状态的状态，则将确认间隔延长到几分钟到几十分钟；如果处于判定为综合天线3未连接的状态，由于不存在上述问题，因此尽可能缩短确认间隔以增加确认连接状态的次数。
这样的判断引起的状态的转变表示在图3中。在该图中，在ACC处于ON状态或者使用者提出系统检查或其他的软件要求确认的状态(ST1)下，天线连接检测部10根据作为连接确认用端口的AD端口的电压值来确认综合天线3的连接状态。此时，当AD端口的电压值表示综合天线3处于连接状态(A11)时，转变成连接状态(ST2)。在该连接状态(ST2)下，以较长的间隔(例如几分钟到几十分钟(相当于第1预定间隔))根据AD端口的电压来确认综合天线3的连接。
当AD端口的电压值从表示处于连接状态的状态(A21)下转变成表示连接状态以外的状态(A22)时，转变成连接异常状态(ST3)。在该连接异常状态(ST3)下，根据AD端口的电压值来确认综合天线3的连接，当AD端口的电压值表示处于连接状态(A31)时，恢复到连接状态(ST2)。并且，当AD端口的电压值表示处于未连接状态(A32)时，转变成未连接状态(ST4)，当表示短路状态(A33)时，转变成短路状态(STS)。
在未连接状态(ST4)或短路状态下，以较短的间隔(几秒到几十秒(相当于第2预定间隔))根据AD端口的电压值确认综合天线3的连接，根据连接的结果转变成连接状态(ST2)、未连接状态(ST4)、短路状态(ST5)，并随之像上述那样改变监视间隔。
而在状态ST1下，当AD端口的电压值表示处于未连接状态(A12)时，转变成未连接状态(ST4)，当表示短路状态(A13)时，转变成短路状态(ST5)，以较短的间隔(几秒到几十秒)进行连接确认。
通过以上的动作，当AD端口的电压值表示处于连接状态时，以较长的间隔进行连接确认，当表示处于未连接状态时，以较短的间隔进行连接确认。
如果采用本实施例，在检测内置有光学指向用发送元件26和光学指向用接收元件27的综合天线3的连接状态的结构中，在检测流入综合天线3的消耗电流引起的线圈6的下降电压时，在对光学指向用发送元件26输出模拟上行信号的情况下根据线圈6的电压下降检测综合天线3的连接状态。因此，在线圈6中流过比较大的消耗电流的状态下能够检测到该线圈6的下降电压。因此，与通过由综合天线的低噪声放大器的消耗电流引起的下降电压来检测该综合天线的连接状态的现有技术例不同，能够确实地检测综合天线3的连接状态。
而且使用特性为当对光学指向用发送元件26输出模拟上行信号时线圈6的功耗比与该模拟上行信号的通电状态相对应的额定功耗小的线圈作为线圈6。因此，不仅能够用天线连接检测部10确实地检测线圈6的电压下降，而且能够抑制检测时线圈6的功耗，确实地防止线圈6被烧毁。
并且，由于不是以往那样的用流过低噪声放大器中的消耗电流来检测综合天线3的连接状态，因此即使在综合天线3中设置光学指向用发送元件26、27，也能够有效地防止动作时干扰信号绕入。
而且，在判定为综合天线3处于连接状态的状态下以长的间隔确认连接状态，在判定为综合天线3没有连接的状态下以较短的间隔确认连接状态。因此，不仅能够将综合天线3用于本来的用途，而且能够尽力防止光学指向用发送元件26的寿命降低。
(变形例)
在确认综合有GPS天线23的综合天线3的连接状态时，如果确认综合天线3的连接状态的话，也可以像图4所示那样检查GPS的接收状态，当不能从GPS卫星接收电波时，断定综合天线3的连接脱开，再次进行连接确认(A21′)。但是，由于GPS卫星发出的电波非常弱，有可能因为某些原因引起判断失误。因此，从图4所示的非连接状态(ST4)到连接状态(ST2)的判断最好不要用GPS的接收状态来进行。
(第2实施例)
第2实施例采用将GPS天线23从第1实施例中说明过的综合天线3中分离出来的结构。综合天线3仅从第1实施例中说明过的综合天线3中省略了GPS天线23，其他的结构相同。
汽车导航装置1的装置本体2上连接有VICS(电波/光学)综合天线3和同轴电缆4，并且通过同轴电缆42连接有具有GPS天线23的GPS接收装置41。
在装置本体2的电源线5与同轴电缆42的一端之间串联连接有电阻43和无电感电阻44。无电感电阻44和同轴电缆42的共同连接点上通过电容器45连接有GPS信号处理部13。GPS信号处理部13处理通过电容器45从GPS接收装置41输入的GPS信号。
在电阻43和无电感电阻44的共同连接点与0V线之间串联连接有电阻46和电阻47。在电阻46和电阻47的共同连接点上连接有天线连接检测部48。GPS接收装置41以GPS天线23和放大电路49为主体而构成。在同轴电缆42的另一端通过无电感电阻50和线圈51连接有放大电路49，通过同轴电缆42从装置本体2一侧对放大电路49提供电力。放大电路49放大从GPS天线23接收到的信号，通过电容器52和同轴电缆42输出到装置本体2中。
装置本体2的VICS(光学)信号处理部17在不接收VICS信号的状态下定期地输出模拟上行信号。天线连接检测部10在VICS(光学)信号处理部17输出模拟上行信号的定时检测由线圈6引起的下降电压。因此，当与综合天线3的连接状态不稳定，或者综合天线3产生异常时，天线连接检测部10检测到的下降电压值与平时不同，因此汽车导航装置1将综合天线3异常这一情况告知使用者。
而与GPS接收装置41相对应的天线连接检测部48一直检测由电阻43引起的电压下降。因此，当与GPS接收装置41的连接状态不稳定，或者GPS接收装置41产生异常时，天线连接检测部48检测到的下降电压值与平时不同，所以汽车导航装置1将GPS接收装置41异常这一情况告知使用者。
如果采用该实施例，将GPS天线23从综合天线3中分离出来，构成具有GPS天线23的GPS接收装置41，一直监视该GPS接收装置41的连接状态。因此，当GPS天线23产生异常时，与只有在输出模拟上行信号定时才能够检测出GPS天线23的异常的第1实施例相比，能够在早期报告GPS天线23的异常。
(第3实施例)
该第3实施例使用电磁感应作为第1实施例中说明过的用天线连接检测部检测线圈中的电压下降的方法。
图6中，在汽车导航装置1的装置本体2中与线圈6相对应地设置用于输出电压的检测线圈61。该检测线圈61可以与线圈6电磁耦合地配置，与线圈6中流过的电流相对应通过电磁感应作用产生反电动热。天线连接检测部62在从VICS(光学)信号处理部17对光学指向用发送元件26发送模拟上行信号的定时，监视检测线圈61中的电动势。
在综合天线3处于连接状态时，随着对综合天线3发送模拟上行信号(高频信号)，该综合天线3中流过消耗电流(高频电流)。因此，由于线圈6中流过消耗电流(高频电流)，因此检测线圈61中随之产生预定电平的电动势。因此，天线连接检测部62能够根据检测线圈61中产生的电动势检测到综合天线3处于连接状态这一情况。而在综合天线3未连接的状态下，由于即使在发送模拟上行信号的定时检测线圈61中也不产生电动势，因此天线连接检测部62能够据此检测到综合天线未连接这一状况。
如果采用该实施例，在对综合天线3发送模拟上行信号(高频信号)的定时，根据检测线圈61中是否产生电动势来检测综合天线3的连接状态。因此，能够与用于对综合天线3供电或发送信号的电路电独立地构成天线连接检测部62。
本发明并不局限于上述实施例，可以如下地变形。
虽然上述各实施例叙述的是电源或收发信号重叠在一根同轴电缆中的结构的综合天线，但也可以适用于由独立的电缆进行电源或信号的收发的结构的综合天线。也可以分别设置GPS信号和VICS信号的放大电路。
在检测综合天线3的连接状态时，也可以输出频率不同的检查用信号或直流信号取代对综合天线3输出64kbps的模拟上行信号。此时，如果光学指向用发送元件26中流过的消耗电流为直流的话，也可以设置电阻作为电阻部。

Claims (6)

1.一种综合天线的连接状态检测装置，通过检测具有用于与车辆外部进行通信的天线(24)和光学指向用收发元件(27)的综合天线(3)中流过的消耗电流来检测该综合天线的连接状态，其特征在于，
具有：流过通过对上述综合天线(3)供电而流入该综合天线中的消耗电流的电阻单元(6)；输出与该电阻单元的下降电压相对应的电压的电压输出单元(8、9、69)；将检查信号输出给上述光学指向用发送元件的检查信号输出单元(17)；以及根据来自该检查信号输出单元的动作状态中的上述电压输出单元的电压来检测上述综合天线的连接状态的连接状态检测单元(10)，
上述电阻单元的电阻值被设定为，随着在上述光学指向用发送元件中流过上述检查信号而在上述电阻单元中流过消耗电流时，上述电阻单元能够获得预定的下降电压的电阻值。
2.如权利要求1所述的综合天线的连接状态检测装置，其特征在于，上述电阻单元的电阻值被设定为，随着在上述光学指向用发送元件中流过上述检查信号而在上述电阻单元中流过消耗电流时，上述电阻单元的功耗不超过额定功耗的电阻值。
3.如权利要求1或2所述的综合天线的连接状态检测装置，其特征在于，上述检查信号为模拟光学指向上行信号，上述电阻单元为线圈。
4.如权利要求1或2所述的综合天线的连接状态检测装置，其特征在于，上述连接状态检测单元在检测到上述综合天线处于连接状态的状态下以第1预定间隔确认连接状态，在检测到连接异常的状态下以比上述第1预定间隔短的第2预定间隔确认连接状态。
5.如权利要求1或2所述的综合天线的连接状态检测装置，其特征在于，
具备GPS接收单元(23)，
上述连接状态检测单元在上述GPS接收单元处于可以接收的状态时，判定上述综合天线处于连接状态。
6.一种汽车导航装置，其特征在于，具备权利要求1或2所述的综合天线的连接状态检测装置。
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