JP2001051047A

JP2001051047A - 測距システム

Info

Publication number: JP2001051047A
Application number: JP11228492A
Authority: JP
Inventors: Yoshitaka Uchida; 吉孝内田; Koichi Kato; 晃一加藤; Masahiro Hamatsu; 昌宏浜津
Original assignee: Clarion Co Ltd
Current assignee: Faurecia Clarion Electronics Co Ltd
Priority date: 1999-08-12
Filing date: 1999-08-12
Publication date: 2001-02-23

Abstract

(57)【要約】【課題】いずれの通信形態（１：１通信、或いは１：
Ｎ通信）であっても、測距及び通信を可能とし、かつコ
スト低減及び小型化を実現することのできる、測距シス
テムを提供する。【解決手段】測距側１００と複数の被測距側２００と
の間でＳＳ信号を送受信し、この送受信に要した時間に
基づいて、測距側１００と各被測距側２００との間の距
離をそれぞれ求める測距システムにおいて、ＳＳ信号の
送受信を同一の周波数ｆ０で行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、道路横断
中の歩行者もしくは自転車等で走行中の人間（被測距
側）に対して自動車（測距側）との事故を未然に防止す
るための、自動車前方の歩行者の検知及び測距システム
に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、測距側と被測距側との間でＳＳ
信号を光通信により送受信し、この送受信に要した時間
に基づいて、測距側と各被測距側との間の距離をそれぞ
れ求める測距システムが知られている。

【０００３】この種の従来の測距システムでは、例えば
（１）測距側が１つに対して被測距側が１つ（１：１通
信）、或いは（２）測距側が１つに対して被測距側が複
数（１：Ｎ通信）の組み合わせが考えられる。

【０００４】１：１通信を例にとって説明すると、図６
に示すように、まず、後方車のＡ車（測距側）から前方
車のＢ車（被測距側）に向けてＰＮ信号ＰＮａ（ｔ）を
光通信により送出する。Ｂ車では、受信したＰＮ信号Ｐ
Ｎａ（ｔ−τ）（τ：伝搬遅延）に自車情報Ｄｂ（ｔ）
を乗算・変調し、増幅してＡ車に向けて光通信により返
信する。Ａ車では、受信した信号からＰＮ信号ＰＮａ
‘（ｔ）（＝ＰＮａ（ｔ−２τ））を同期・再生し、受
信信号に乗じることで、前方車情報Ｄｂ’（ｔ）（＝Ｄ
ｂ（ｔ−τ））を復号する。また、ＰＮａ（ｔ）とＰＮ
ａ‘（ｔ）との相互相関から、車両間の往復伝搬に要し
た時間２τが検出されるので、次式により、車両間距離
Ｒを算出する。

【０００５】Ｒ＝ τ・Ｃ（Ｃ＝３×１０⁸ ｍ／ｓｅｃ）

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】（１）１：１通信で
は、以下の問題がある。

【０００７】すなわち、従来の構成では、信号伝送媒体
に光通信方式を用いている。これは、例えば、最近の室
内における光通信ＬＡＮなとで使用されているものと等
価な伝送媒体であるが、使用する環境が走行中（停車中
も考えられる）の車両である場合、雨天時、光を遮
るものの存在等がある時、光通信は著しく性能の劣化
（通信距離の低下）をきたすという問題がある。

【０００８】この問題を解決するためには、一般的には
通信電力の増大を計る必要があり、従って、そのために
回路規模及び装置の増大、消費電力の増加等が生じ、現
実的でないという問題がある。

【０００９】（２）１：Ｎ通信では、前方Ｂ車の測距が
不可能になる。

【００１０】例えば、前方Ｂ車（Ａ車より１５ｍ先）の
そばに対向してくるＣ車（Ａ車より１７ｍ先）が存在す
る場合、Ｃ車からのＰＮ信号をＡ車で受信しても、相互
相関値が小さいので、Ｂ車情報を復調することができ
る。

【００１１】しかし、これはあくまでもＣ車のＰＮ信号
よりＢ車からのＰＮ信号電力が大きい場合に限って可能
である。

【００１２】仮りに、伝搬損失を考慮してＣ車からのＰ
Ｎ信号がＢ車からのＰＮ信号電力を上回る位置にあれ
ば、Ａ車では信号の区別ができなくなり、結果的にＢ車
との測距が不可能になるという問題がある。

【００１３】一方、前方Ｂ車の自車情報の中にＢ車であ
ることを示す個別識別情報（例えば、ＩＤに相当するデ
ータ）が含まれていれば、Ａ車においてＰＮ信号の同期
及び情報復調を行う場合、Ｂ車の個別識別情報を取得す
ることができ、Ｂ車を認識することが可能になる。

【００１４】しかし、前述のように、前方Ｂ車の情報が
Ｃ車によって干渉を受けた場合、Ｂ車の情報復調ができ
なくなり、その結果Ｂ車の認識（或いはすべての車両の
認識）が不可能になるという問題がある。

【００１５】なお、これらの問題を解決するために、出
願人は、ＳＳ信号の周波数帯を複数の周波数帯に分割
し、一方の周波数帯をダウンリンクとして用い、他方の
周波数帯をアップリンクとして用いる技術を提案してい
る。

【００１６】しかしながら、この技術では、被測距側に
遅延器を必要とし、この遅延器が構成複雑であり、近
々、実現が困難な状況にある。

【００１７】そこで、本発明の目的は、上述した従来技
術が有する課題を解消し、複数の周波数帯を用いること
なく、従って、遅延器を必要とすることなく、いずれの
通信形態（１：１通信、或いは１：Ｎ通信）であって
も、測距及び通信を可能とした、測距システムを提供す
ることにある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
測距側と複数の被測距側との間でＳＳ信号を送受信し、
この送受信に要した時間に基づいて、測距側と各被測距
側との間の距離をそれぞれ求める測距システムにおい
て、測距側の送信側が、ＰＮ符号発生器と、ＰＮ符号を
パケット組立する組立器と、タイミング生成器とを備
え、このタイミング生成器からの基準信号を元に１つの
周波数帯をダウンリンクとして用いて、前記ＰＮ符号を
含むＳＳ信号のパケットを送信し、各被測距側が、相関
器と、タイミング生成器と、ＰＮ符号発生器とを備え、
受信したパケットが測距側からのパケットであることを
確認し、自己の被測距側に割り当てられたタイムスロッ
ト時間だけウエイトし、このウエイト時間経過後、前記
周波数帯と等しい周波数帯をダウンリンクとして用い
て、当該ＰＮ符号を含むＳＳ信号のパケットを送信し、
測距側の受信側が、相関器、距離演算器とを備え、各被
測距側から異なるタイミングで受信したパケットをそれ
ぞれ相関復調し、自己相関出力を得て、その発生タイミ
ングを求めることにより測距側と各被測距側との間の距
離をそれぞれ演算する、ことを特徴とするものである。

【００１９】請求項２記載の発明は、請求項１記載のも
のにおいて、測距側からのＳＳ信号の送信をパケット通
信とし、その更新時間の区間を複数のタイムスロットと
して分割した、ことを特徴とするものである。

【００２０】請求項３記載の発明は、請求項２記載のも
のにおいて、パケット通信におけるパケット長が１タイ
ムスロットよりも短いことを特徴とするものである。

【００２１】請求項４記載の発明は、請求項１記載のも
のにおいて、複数の測距側を備え、各測距側が、異なる
ＰＮ符号を持つＳＳ信号を送信するものである。

【００２２】請求項５記載の発明は、請求項１記載のも
のにおいて、被測距側の相関器或いはタイミング生成器
が、入力信号のＡＧＣ制御、入力信号レベルに応じた検
出時間の補正を実行する、ことを特徴とするものであ
る。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
に基づいて説明する。

【００２４】図１において、１００は車載器（測距側）
を示し、２００ａ〜２００ｎは複数の歩行者（被測距
側）を示している。

【００２５】図２は、車載器１００と特定の歩行者２０
０ａとの間の通信関係を示す構成図である。なお、図示
は省略したが、残りの歩行者２００ｂ〜２００ｎと車載
器１００の関係も、これと同様の関係にある。

【００２６】この車載器１００は、その送信側１００Ａ
が、ＰＮ符号を生成するＰＮ符号発生器１を備え、この
ＰＮ符号発生器１より出力されるＰＮ符号が、パケット
の組立器２に入力され、ここでＰＮ符号のパケット組立
が行われる。

【００２７】この組立器２には、タイミング生成器３か
らの基準信号ａが入力され、これを元に１つの周波数ｆ
０をダウンリンクとして用いて、ＰＮ符号（ＳＳ信号）
のパケットが、送受信切替スイッチ４、アンテナ５を通
じて出力される。送受信切替スイッチ４は受信状態で待
機し、送信時にのみ送信側に切り替わる。

【００２８】このタイミング生成器３からの基準信号ａ
は、図３に示すように、例えば０．１ｓｅｃの更新時間
毎に生成される。

【００２９】歩行者２００ａは、アンテナ１１を通じて
ＳＳ信号のパケットを受信し、送受信切替スイッチ１２
を経て相関器１３に入力する。

【００３０】ここで、歩行者（被測距側）は複数存在
し、各歩行者２００ａ〜２００ｎの相関器１３に入力さ
れるタイミングは、図３に示すように、車載器１００と
各歩行者２００ａ〜２００ｎとの間の距離に応じて異な
り、各歩行者２００ａ〜２００ｎ毎に異なる。例えば、
歩行者２００ａでは基準信号ａの出力からｔｒｌ後に相
関演算を行い、歩行者２００ｂではｔｒ２後、歩行者２
００ｃではｔｒ３後、歩行者２００ｎではｔｒＮ後に相
関演算を行う。

【００３１】ここで、歩行者の相関器１３は、車載器１
００で使用されるＰＮ符号の自己相関を取得するもので
あり、一般的には、マッチドフィルタやスライディング
相関器等が用いられる。ただし、どの歩行者２００ａ〜
２００ｎにおいても、この信号検出時間のバラツキが距
離測定の精度に起因するため、バラツキをある範囲内に
抑えるように、入力信号のＡＧＣ制御、入力信号レベル
に応じた検出時間の補正等、が実行・制御される。この
動作は相関器１３、若しくは以下に説明するタイミング
生成器１４によって実行される。

【００３２】この相関器１３で、歩行者の受信したパケ
ットが車載器１００からのものであることが確認された
後は、タイミング生成器１４によって、所定のタイムス
ロット時間だけウエイトする。

【００３３】このタイムスロット時間は、歩行者毎に定
められ、図３に示す更新時間０．１ｓｅｃの区間を、例
えば１００個に分割して割り当てたタイムスロットの時
間（１ｍｓｅｃ）である。

【００３４】図４は、歩行者２００ａにタイムスロット
Ｎ０．３０に相当する固定遅延時間（ｔｓ１）を設定し
たことを示す。

【００３５】歩行者では、所定のタイムスロット時間ウ
エイトした後、ＰＮ符号発生器１５からのＰＮ符号と、
情報発生器１６からの情報とを、乗算器１７で乗算し、
乗算したＳＳ信号が、送受信切替スイッチ１２、及びア
ンテナ１１を経て、車載器１００から送信される信号の
周波数ｆ０と等しい周波数ｆ０をダウンリンクとして用
いて、車載器１００に返信する。送受信切替スイッチ１
２は受信状態で待機し、送信時にのみ送信側に切り替わ
る。

【００３６】情報発生器１６から出力される情報は、例
えば、使用するタイムスロット番号（後述の遅延器の
遅延時間にも相当する）、歩行者ＩＤなどである。
パケット長及び法的な拡散率から帰着するデータ伝送速
度による制約から、送信データビット数が最大送信可能
データビット数内を満足するのであれば、その他の情報
（車載器信号の受信電力情報、など）も含まれる。

【００３７】また、ＰＮ符号発生器１５からのＰＮ符号
は、車載器１００で相関演算できる符号であればよく、
車載器１００のＰＮ符号発生器１で生成されるＰＮ符号
と、必ずしも一致させる必要はない。

【００３８】なお、歩行者において受信から送信にかけ
てのプロセスでフィルタ及びアンプ等は省略している
が、言うまでもなく、システムの本質的なことではない
ので省略しているだけである。

【００３９】車載器１００の受信側１００Ｂでは、周波
数ｆ０をアップリンクとして用いて送信されたＳＳ信号
のパケットを、アンテナ５を通じて受信し、送受信切替
スイッチ４を経て相関器６に送り、ここで相関復調を行
なう。

【００４０】図４は、歩行者２００ａをピックアップし
て示している。

【００４１】上述したように、パケットは、車載器１０
０から歩行者２００ａに送信され、基点（ｔ＝０ｓｅ
ｃ）から時間（ｔｒ１）及び歩行者２００ａの固定遅延
時間（ｔｓ１）後に、歩行者２００ａから再び車載器１
００に送信される。ここで、図３に示す更新時間０．１
ｓｅｃの区間は、１００個のタイムスロットに分割さ
れ、歩行者２００ａには、そのうちのタイムスロットＮ
０．３０に相当する固定遅延時間（ｔｓ１）が設定され
ている。また、車載器１００では、タイムスロットＮ
ｏ．３０におけるパケットとして受信することになる。

【００４２】なお、例えば、歩行者２００ｂには、タイ
ムスロットＮ０．３１に相当する固定遅延時間（ｔｓ
２）が設定されている。

【００４３】この車載器１００は、歩行者２００ａから
のパケットを自分が送信してから、下記のｔ△時間後に
受信したことになる。

【００４４】ｔ△ ＝ｔｒ１＋ｔｓ１＋ｔｒ１車載器１００では、この受信したパケットを、相関器６
（図２）にて相関復調を行う。そして、この自己相関出
力を得て、その発生タイミングを求めることにより、上
記ｔ△を求める。この相関器６はあくまで自己相関出力
を得るものであり、この相関器６にはマッチドフィルタ
を使用してもよく、また、車載器１００内のＰＮ符号発
生器１からのＰＮ符号（送信に使用したＰＮ符号）を用
いるスライディングコリレータによる相関復調でも可能
である。

【００４５】そして、距離計算器７において、次式によ
り、車載器１００と歩行者２００ａとの間の距離Ｒを算
出する。

【００４６】Ｒ＝（（ｔ△ − ｔｓ１）／２）・Ｃただし、Ｃ＝３×１０⁸ ｍ／ｓｅｃさらに、その相関出力を元にデータ復調器８でデータ復
調を行い、歩行者２００ａからの情報を再生する。

【００４７】車載器１００では、残りの歩行者２００ｂ
〜２００ｎ（すべてのタイムスロット）に対しても、上
記距離計算及びデータ復調を行う。そして、検出更新時
間毎に、再度パケットを送信する。

【００４８】この車載器１００では各歩行者２００ａ〜
２００ｎから送信されるパケットを異なるタイミングで
受信する。

【００４９】この実施形態では、従来技術での問題点で
あった、通信形態としての１：１通信及び１：Ｎ通信の
問題が解消される。

【００５０】図５は、フローチャートである。

【００５１】車載器１００では、パケット組立化された
ＰＮ符号を、基準信号ａを元にダウンリンク周波数にて
出力すると同時に、時間計測を開始する（Ｓ１）。

【００５２】歩行者２００ａ〜２００ｎでは、相関演算
によってパケット受信を検知し（Ｓ２）、歩行者独自の
情報を受信したパケットに変調し（Ｓ３）、あらかじめ
設定されている歩行者独自の送信タイミング時間に基づ
き、パケットをダウンリンク周波数と同じ周波数で折り
返し送信する（Ｓ４）。

【００５３】車載器１００では、歩行者より送信されて
くるパケットを受信し、相関演算を行い、受信時間を算
出する（Ｓ５）。

【００５４】そして、受信時間を元に、歩行者との距離
を算出し、さらにデータ復調を行い、歩行者からの情報
を取得する（Ｓ６）。ついで、すべての歩行者の受信を
終了したか否かをみて（Ｓ７）、終了していない場合、
Ｓ５に戻って、Ｓ６までを繰り返す。また、終了した場
合、検出更新時間になったか否かをみて（Ｓ８）、検出
更新時間になるまで、Ｓ７、Ｓ８を繰り返す。

【００５５】本システムの運用上の前提条件としては、
以下のようになる。

【００５６】（１）歩行者検出範囲は、さほど広くな
い。車両前方５０ｍ程度である。車両が歩行者の距離を
検知して停止できる範囲が基本。

【００５７】（２）信号の伝送媒体は電波である。さら
に、スペクトル拡散通信方式を用いるために、実運営上
は、使用できる電波周波数が限定される（微弱周波数を
除けば、２．４ＧＨｚ帯に認可）。

【００５８】（３）ありとあらゆる複数の歩行者を検知
するものでなく、検出できる歩行者数には限度がある。

【００５９】（４）歩行者を常に検出するためにも、車
載器では逐次歩行者の検出を行う必要があり、そのため
の検出更新時間を設定する必要がある。

【００６０】（５）複数の歩行者を認識するために、Ｓ
Ｓ信号の通信は連続送信ではなく、パケットによる通信
とし、かつ、上記検出更新時間のその間の区間を複数の
タイムスロットとして分割する。

【００６１】例えば、タイムスロットを１００とする
と、理論的には歩行者１００人（１００チヤンネル）を
検出可能となる。

【００６２】その場合の一例として、検出更新時間を
０．１ｓｅｃとすると、１タイムスロットは１ｍｓｅｃ
となる。

【００６３】従って、パケット長はそれよりも充分短く
なくてはならない。これらの通信概念は、図３に示され
る。

【００６４】以上の構成では、車載器１００も歩行者２
００ａも送信及び受信は送受切り替えスイッチにて切り
替えられる。すなわち、半二重通信である。従って、半
二重通信であるため、タイムスロットを１００個設定し
た場合、実際には、先頭のタイムスロットが車載器用に
割り当てられるので、残りの９９個が、９９人の歩行者
にそれぞれ割り当てられる。

【００６５】また、車載器１００からのパケット長は、
歩行者で車載器からの信号があると言うことを検出する
に必要なサイズでよいが、歩行者からのパケット長は送
信する情報量に依存する。これによれば、情報発生器１
６は、ＰＮ符号発生器１５に対して、パケット長を制御
する機能を持つ。

【００６６】本システムにおける利点として、（１）車載器と歩行者間の通信に同一の周波数を用いて
いるので、異なる周波数を用いた場合に比べて、歩行者
側の遅延器が不要になるので、全体構成が簡単であり、
また、法的に使用可能な周波数帯域幅より最大に拡散率
を設定できるためＳＳの特徴（耐干渉特性など）を発揮
できる。

【００６７】（２）タイムスロットを行うことで基本的
には複数の歩行者の干渉がなく、車載器では問題なく信
号検出が行える。

【００６８】（３）車載器及び歩行者とも相関器による
信号検出を行うため、信号を捕らえるタイミングの精度
を向上化できるため、精度の高い測距が可能である、等
の効果を奏する。

【００６９】以上、一実施形態に基づいて本発明を説明
したが、本発明は、これに限定されるものでないことは
明らかである。

【００７０】

【発明の効果】本発明によれば、車載器と歩行者間の通
信に同一の周波数を用いて通信を行うので、複数の周波
数を用いる必要がなく、従って、遅延器を必要とするこ
とがなく、構成を簡素化することができる。

【００７１】そして、いずれの通信形態（１：１通信、
或いは１：Ｎ通信）であっても、測距及び通信を行うこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による測距システムの一実施形態を示す
図である。

【図２】図１のシステム構成例を示す図である。

【図３】通信概念を示す図である。

【図４】動作タイミング例を示す図である。

【図５】測距システムのフローチャートである。

【図６】従来の１：１通信の構成図である。

【符号の説明】

１ＰＮ符号発生器２組立器３タイミング生成器４送受信切替スイッチ５アンテナ６相関器７距離計算器８データ復調器１１アンテナ１２送受信切替スイッチ１３相関器１５ＰＮ符号発生器１６情報発生器１７乗算器１００車載器（測距側）２００ａ〜２００ｎ歩行者（被測距側）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者浜津昌宏東京都文京区白山５丁目35番２号クラリオン株式会社内Ｆターム(参考） 5J070 AB09 AC02 AD01 AE01 AE09 AF03 AH04 AK40

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】測距側と複数の被測距側との間でＳＳ信
号を送受信し、この送受信に要した時間に基づいて、測
距側と各被測距側との間の距離をそれぞれ求める測距シ
ステムにおいて、測距側の送信側が、ＰＮ符号発生器と、ＰＮ符号をパケ
ット組立する組立器と、タイミング生成器とを備え、こ
のタイミング生成器からの基準信号を元に１つの周波数
帯をダウンリンクとして用いて、前記ＰＮ符号を含むＳ
Ｓ信号のパケットを送信し、各被測距側が、相関器と、タイミング生成器と、ＰＮ符
号発生器とを備え、受信したパケットが測距側からのパ
ケットであることを確認し、自己の被測距側に割り当て
られたタイムスロット時間だけウエイトし、このウエイ
ト時間経過後、前記周波数帯と等しい周波数帯をアップ
リンクとして用いて、当該ＰＮ符号を含むＳＳ信号のパ
ケットを送信し、測距側の受信側が、相関器、距離演算器とを備え、各被
測距側から異なるタイミングで受信したパケットをそれ
ぞれ相関復調し、自己相関出力を得て、その発生タイミ
ングを求めることにより測距側と各被測距側との間の距
離をそれぞれ演算する、ことを特徴とする測距システ
ム。
【請求項２】測距側からのＳＳ信号の送信をパケット
通信とし、その更新時間の区間を複数のタイムスロット
として分割した、ことを特徴とする請求項１記載の測距
システム。
【請求項３】パケット通信におけるパケット長が１タ
イムスロットよりも短いことを特徴とする請求項２記載
の測距システム。
【請求項４】複数の測距側を備え、各測距側が、異な
るＰＮ符号を持つＳＳ信号を送信することを特徴とする
請求項１記載の測距システム。
【請求項５】前記被測距側の相関器或いはタイミング
生成器が、入力信号のＡＧＣ制御、入力信号レベルに応
じた検出時間の補正を実行する、ことを特徴とする請求
項１記載の測距システム。