JP2004193945A - 車載用アンテナシステムの指向性制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】車両用ナビゲーションシステムと連携して精度よく電波到来方向に車載用アンテナシステムのビームを制御する。
【解決手段】送信所位置ＰＴとナビゲーションシステムから得られる自車位置Ｐｎとに基づいて、自車位置からの送信所位置ベクトルｒを算出するとともに、順次入力される自車位置Ｐｎに基づいて、自車走行ベクトルｖを算出する。次いで、送信所位置ベクトルｒに基づいて自車位置からの送信所角度θ２を算出するとともに、自車走行ベクトルｖに基づいて自車走行角度θ１を算出する。算出された送信所角度θ２と自車走行角度θ１とに基づいて、自車走行方向から見た送信所方向θを算出する。算出された送信所方向θに最も近いビームを有する指向性アンテナを選択して後段の受信回路に接続する。
【選択図】 図４
【解決手段】送信所位置ＰＴとナビゲーションシステムから得られる自車位置Ｐｎとに基づいて、自車位置からの送信所位置ベクトルｒを算出するとともに、順次入力される自車位置Ｐｎに基づいて、自車走行ベクトルｖを算出する。次いで、送信所位置ベクトルｒに基づいて自車位置からの送信所角度θ２を算出するとともに、自車走行ベクトルｖに基づいて自車走行角度θ１を算出する。算出された送信所角度θ２と自車走行角度θ１とに基づいて、自車走行方向から見た送信所方向θを算出する。算出された送信所方向θに最も近いビームを有する指向性アンテナを選択して後段の受信回路に接続する。
【選択図】 図４
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両に搭載された複数の指向性アンテナからなるアンテナシステムの指向性を制御する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両のように移動しながら放送を受信する場合には、絶えず受信状態が変化するため、複数のアンテナを設けその時点において最も受信状態の良好なアンテナを適宜選択して切り換えていくアンテナシステム及びその制御装置が知られている。
【０００３】
例えば、下記特許文献１は、車両用ナビゲーションシステムと通信を行いつつ、位置情報、車両進行方向のデータとアンテナ選択切換情報とをリンクさせて記憶し、次回走行時には各アンテナによる受信状態の検出を不要にしてアンテナ切換回数を最小限に抑制する技術を開示している。
【０００４】
【特許文献１】
特開平８−２２３１４２号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、地上波テレビジョン（ＴＶ）放送やＦＭ放送を移動受信する場合、マルチパスフェージングやドップラーシフトの影響により受信性能が劣化する。その対応として、電波到来方向にアンテナの指向性を絞り、パス数を低減することが有効であるところ、それを実現する具体的な制御装置については提案されていない状況にある。
【０００６】
本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、車両用ナビゲーションシステムと連携して精度よく電波到来方向にアンテナのビームを制御する車載用アンテナシステムの指向性制御装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の第一の面によれば、車両に搭載された複数の指向性アンテナからなるアンテナシステムの指向性を制御する装置であって、送信所位置を設定する送信所位置設定手段と、車両用ナビゲーションシステムからの信号に基づき自車位置を算出する自車位置算出手段と、車両用ナビゲーションシステムからの信号に基づき自車の走行方向である自車走行角度を算出する走行角度算出手段と、前記送信所位置設定手段により設定された送信所位置と、前記自車位置算出手段により算出された自車位置と、前記走行角度算出手段により算出された自車走行角度と、に基づいて、自車走行方向から見た送信所方向を算出する送信所方向算出手段と、前記送信所方向算出手段により算出された送信所方向に適した指向性を有する指向性アンテナを選択して後段の受信回路に接続する送信所方向アンテナ選択手段と、を具備する、車載用アンテナシステムの指向性制御装置が提供される。
【０００８】
また、本発明の第二の面によれば、前記第一の面による装置において、前記送信所位置設定手段によって設定された送信所位置と、前記自車位置算出手段によって算出された自車位置と、に基づいて、自車位置からの送信所位置ベクトルを算出する送信所位置ベクトル算出手段と、前記自車位置算出手段によって順次算出された自車位置に基づいて、自車走行ベクトルを算出する自車走行ベクトル算出手段と、前記送信所位置ベクトル算出手段によって算出された送信所位置ベクトルに基づいて、自車位置からの送信所角度を算出する送信所角度算出手段と、を備え、前記走行角度算出手段は、前記自車走行ベクトル算出手段によって算出された自車走行ベクトルに基づいて、自車走行角度を算出し、前記送信所方向算出手段は、前記送信所角度算出手段によって算出された送信所角度と、前記走行角度算出手段によって算出された自車走行角度と、に基づいて、自車走行方向から見た送信所方向を算出することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の第三の面によれば、前記第一又は第二の面による装置において、前記送信所位置設定手段は、車両用ナビゲーションシステムが備える地図データに又は受信される放送波に含まれる送信所位置情報に基づいて送信所位置を設定する。
【００１０】
また、本発明の第四の面によれば、前記第一又は第二の面による装置において、前記送信所角度算出手段に代えて、車両用ナビゲーションシステムが備える地図データに含まれる電波到来方向の情報を入力する手段を具備する。
【００１１】
また、本発明の第五の面によれば、前記第一又は第二の面による装置において、各指向性アンテナによる受信状態の比較結果に基づいてアンテナの選択制御を行う受信状態アンテナ選択手段を更に具備する。
【００１２】
また、本発明の第六の面によれば、前記第五の面による装置において、車両の停車時又は低速走行時には前記受信状態アンテナ選択手段によりアンテナの選択を行う。
【００１３】
また、本発明の第七の面によれば、前記第五の面による装置において、前記送信所方向アンテナ選択手段に基づく受信の結果得られる受信率を自車位置情報とともに記録しておき、記録された受信率が一定値以下のエリアを走行する場合には前記受信状態アンテナ選択手段によりアンテナの選択を行う。
【００１４】
また、本発明の第八の面によれば、前記第五の面による装置において、前記送信所方向アンテナ選択手段又は前記受信状態アンテナ選択手段に基づく受信の結果得られる受信率を自車位置情報とともに記録しておき、記録された受信率が一定値以下のエリアを走行する場合には移動体向け階層又はアナログＴＶの放送を受信する一方、記録された受信率が一定値以上のエリアを走行する場合には固定受信向け階層の放送を受信する。
【００１５】
また、本発明の第九の面によれば、前記第一、第二又は第五の面による装置において、アンテナ合成によりビームの半値角を制御してブロード化するブロード化手段を更に具備する。
【００１６】
また、本発明の第十の面によれば、前記第九の面による装置において、受信レベルの低下に応じて前記ブロード化手段を作用させる。
【００１７】
また、本発明の第十一の面によれば、前記第九の面による装置において、車両用ナビゲーションシステムが備える地図データに含まれるコンター情報に基づき、弱電界で前記ブロード化手段を作用させる。
【００１８】
また、本発明の第十二の面によれば、前記第九の面による装置において、車両用ナビゲーションシステムが備える地図データに含まれる建物密集情報に基づき、高密集エリアで前記ブロード化手段を作用させる。
【００１９】
また、本発明の第十三の面によれば、前記第一又は第二の面による装置において、単一周波数ネットワークにおいて希望信号対妨害信号比が０ｄＢ付近となるエリアではどちらか一方の送信所からの電波を受信するようにアンテナを選択する手段を更に具備する。
【００２０】
また、本発明の第十四の面によれば、前記第一又は第二の面による装置において、トンネルギャップフィラーのあるトンネルの出入口にできる希望信号対妨害信号比が０ｄＢ付近となるエリアでは一方からの電波を受信するようにアンテナを選択する手段を更に具備する。
【００２１】
また、本発明の第十五の面によれば、前記第一又は第二の面による装置において、トンネルギャップフィラーのあるトンネル内では該ギャップフィラーの方を向いているアンテナを選択する手段を更に具備する。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
【００２３】
図１は、本発明による車載用アンテナシステムの指向性制御装置の一実施形態を示す構成図である。同図において、符号２０ａ、２０ｂ、２０ｃ及び２０ｄは、車両に搭載された４本の指向性アンテナであり、車載用アンテナシステム２０を構成する。そして、この指向性アンテナ２０ａ、２０ｂ、２０ｃ及び２０ｄは、それぞれ、前ビーム、左ビーム、後ビーム及び右ビームとしての指向性を備えている。
【００２４】
指向性アンテナ２０ａ、２０ｂ、２０ｃ及び２０ｄの出力は、それぞれ、アンテナアンプ２２ａ、２２ｂ、２２ｃ及び２２ｄを経てセレクタ２４に導かれ、その中の１本又は複数本の出力が選択されるようになっている。なお、複数本の出力が選択された場合には、アンテナ出力が合成されて指向性のブロード化が図られる。すなわち、ビームの半値角（半値ビーム幅、ｈａｌｆ−ｐｏｗｅｒ ｂｅａｍｗｉｄｔｈ）が制御可能に構成されている。
【００２５】
セレクタ２４の後段には、チューナ２６及びＯＦＤＭ復調器２８が設けられている。なお、ＯＦＤＭは、移動体向けディジタル放送に適した変調方式である直交周波数分割多重（ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）である。
【００２６】
中央処理装置（ＣＰＵ）３０は、セレクタ２４の制御、すなわちアンテナビームの制御を行うものであり、メモリ３２を備えている。ＣＰＵ３０は、その制御を実行するために、車両用ナビゲーションシステム３４と連携するとともに、車速センサ３６から車速パルス信号、チューナ２８から受信レベル信号、ＯＦＤＭ復調器２８からＣ／Ｎ（ｃａｒｒｉｅｒ ｔｏ ｎｏｉｓｅ ｒａｔｉｏ， 搬送波対雑音比）信号及びＲＳエラー信号を受け取る。なお、ＲＳエラー信号は、リードソロモン復号において修正不能なエラーが発生したことを示すものである。
【００２７】
車両用ナビゲーションシステム３４は、周知のように、ＧＰＳアンテナ３８からの受信信号、車速センサ３６からの車速パルス信号、内部のジャイロによる検出信号、地図データ４０等を用いて自車位置を検出する。
【００２８】
図２及び図３は、送信所方向によるアンテナ選択の処理手順を示すフローチャートであり、また、図４、図５及び図６は、その説明に供される図である。このルーチンは、ＣＰＵ３０によって一定時間周期で実行される。まず、ステップ１０２では、図４に示される送信所位置（経度及び緯度）ＰＴ（ｘＴ，ｙＴ）が取り込まれる。なお、送信所位置は、その情報が地図データ４０に含まれる場合には、ナビゲーションシステム３４との通信により得られる。あるいは、放送波から得られるようにしてもよい。
【００２９】
次いで、ステップ１０４では、ナビゲーションシステム３４との通信により、図４に示される現在の自車位置Ｐｎ（ｘｎ，ｙｎ） が取り込まれる。そして、ステップ１０６では、図４に示されるように、自車位置からの送信所位置ベクトルｒ＝（ｒ１，ｒ２）が（ｘＴ−ｘｎ，ｙＴ−ｙｎ）として求められる。
【００３０】
また、ステップ１０８では、図４に示されるように、本ルーチンの前回処理時における自車位置Ｐｎ−１（ｘｎ−１，ｙｎ−１）と現在の自車位置Ｐｎ（ｘｎ，ｙｎ）とに基づいて、自車走行ベクトルｖ＝（ｖ１，ｖ２）が（ｘｎ−ｘｎ−１，ｙｎ−ｙｎ−１）として求められる。
【００３１】
次いで、ステップ１１０では、図４に示されるような、自車位置からの送信所角度θ２が算出される。その算出においては、ｔａｎ−１（ｒ２／ｒ１）の演算がなされる。ただし、図５に例示されるように、ｔａｎ−１（すなわち ａｒｃ ｔａｎｇｅｎｔ）をとると、その値は−９０°〜＋９０°となるため、自車位置からの送信所位置ベクトルｒ＝（ｒ１，ｒ２）が第２象限又は第３象限にある場合にはｔａｎ−１（ｒ２／ｒ１）に１８０°を加え、ｒ＝（ｒ１，ｒ２）が第４象限にある場合にはｔａｎ−１（ｒ２／ｒ１）に３６０°を加える必要がある。
【００３２】
次いで、ステップ１１２では、図４に示されるような自車走行角度θ１が算出される。その算出においては、ｔａｎ−１（ｖ２／ｖ１）の演算がなされる。ただし、前述のステップ１１０と同様に、自車走行ベクトルｖ＝（ｖ１，ｖ２）が第２象限又は第３象限にある場合にはｔａｎ−１（ｖ２／ｖ１）に１８０°が加えられ、ｖ＝（ｖ１，ｖ２）が第４象限にある場合にはｔａｎ−１（ｖ２／ｖ１）に３６０°が加えられる。尚、車両に固定された地磁センサを用いる方法や、地図データを用いて自車両が走行している道路の向きを検出しその方向を自車走行角度とする方法により、自車走行角度を検出することも可能である。
【００３３】
次いで、ステップ１１４では、自車位置からの送信所角度θ２と自車走行角度θ１とに基づいてθ２−θ１を求めることで、図４に示されるような、自車走行方向から見た送信所方向θが算出される。
【００３４】
そして、ステップ１１６では、算出された送信所方向θが０°≦θ≦４５°又は３１５°≦θ≦３６０°の範囲にあるか否かが判定され、その範囲にある場合には、ステップ１１８に進み、図６に示されるように、前ビームすなわちアンテナ２０ａが選択されて、本ルーチンは終了する。
【００３５】
ステップ１１６の判定結果がＮＯの場合には、ステップ１２０において、送信所方向θが４５°≦θ≦１３５°の範囲にあるか否かが判定され、その範囲にある場合には、ステップ１２２に進み、図６に示されるように、左ビームすなわちアンテナ２０ｂが選択されて、本ルーチンは終了する。
【００３６】
ステップ１２０の判定結果がＮＯの場合には、ステップ１２４において、送信所方向θが１３５°≦θ≦２２５°の範囲にあるか否かが判定され、その範囲にある場合には、ステップ１２６に進み、図６に示されるように、後ビームすなわちアンテナ２０ｃが選択されて、本ルーチンは終了する。
【００３７】
さらに、ステップ１２４の判定結果がＮＯの場合、すなわち送信所方向θが２２５°≦θ≦３１５°の範囲にある場合には、ステップ１２８に進み、図６に示されるように、右ビームすなわちアンテナ２０ｄが選択されて、本ルーチンは終了する。
【００３８】
以上の処理により、送信所方向すなわち電波到来方向にアンテナのビームを制御することが可能となり、マルチパスフェージングやドップラーシフトの影響により受信性能が劣化する事態を回避することができる。なお、送信所方向θが４５°、１３５°、２２５°又は３１５°付近の値であるときは、２本のアンテナを選択して合成するようにしてもよい。
【００３９】
また、車両用ナビゲーションシステム３４が備える地図データ４０に、電波到来方向、すなわち自車位置からの送信所角度θ２を、位置Ｐ（ｘ，ｙ）と対応付けて記憶させておき、ナビゲーションシステム３４との通信により電波到来方向の情報（自車位置からの送信所角度θ２）を得ることで、送信所角度θ２の算出を省略することも可能である。
【００４０】
ところで、車両の停車時や低速走行時には、自車走行角度θ１の検出エラーが大きくなるため、受信状態（受信レベル、受信Ｃ／Ｎ等）に基づくビーム制御（アンテナの選択制御）を行うことが好ましい。そこで、図７に示される如き、送信所方向（θ）によるアンテナ選択と受信状態によるアンテナ選択とを切り換えるルーチンが設けられ、停車時や低速走行時には、各指向性アンテナによる受信状態の比較結果に基づいてアンテナの選択制御が行われる。
【００４１】
図７のルーチンは、ＣＰＵ３０によって一定時間周期で実行される。まず、ステップ２０２では、一定時間の間、車速パルスが取り込まれて、そのパルス数がカウントされる。次いで、ステップ２０４では、その一定時間とパルス数とに基づいて車速が算出される。次いで、ステップ２０６では、算出された車速が１０ｋｍ／ｈを超えるか否かが判定され、超える場合には、ステップ２０８に進み、送信所方向によるアンテナ選択ルーチン（図２及び図３）が実行される。
【００４２】
一方、ステップ２０６において車速が１０ｋｍ／ｈ以下であると判定された場合には、ステップ２１０に進み、アンテナ２０ａ、２０ｂ、２０ｃ及び２０ｄの各々による受信状態（受信レベル、Ｃ／Ｎ等）の測定結果が取り込まれる。そして、次のステップ２１２では、最も良好な受信状態を示すアンテナが選択される。以上で図７の処理は完了する。
【００４３】
また、送信所方向（θ）によるアンテナ選択制御（指向性制御）を行った場合においても、その結果として受信率９０％以下となったエリアに対しては、受信状態によるアンテナ選択制御を実施することが好ましい。そのため、図８に示される如き受信率算出記録ルーチンが設けられ、受信率９０％以下のエリアが記録されるようになっている。
【００４４】
図８のルーチンは、ＣＰＵ３０によって一定時間周期で実行され、まず、ステップ３０２では、車速パルス信号及びＲＳエラー信号が取り込まれる。次いで、ステップ３０４では、ＲＳエラーが発生しているか否かが判定され、ＲＳエラーが発生している場合には、ステップ３０６に進み、第一の車速パルスカウンタＣ１ がカウントアップされる一方、ＲＳエラーが発生していない場合には、ステップ３０８に進み、第二の車速パルスカウンタＣ２ がカウントアップされる。
【００４５】
次いで、ステップ３１０では、Ｃ１＋Ｃ２が一定のしきい値以上となったか否かが判定され、Ｃ１＋Ｃ２が当該しきい値未満の場合にはステップ３０２に戻る一方、Ｃ１＋Ｃ２が当該しきい値以上の場合には、ステップ３１２以降が実行される。すなわち、ステップ３１２では、
Ｒ＝［Ｃ２／（Ｃ１＋Ｃ２）］×１００
なる演算により、受信率Ｒが算出される。
【００４６】
次のステップ３１４では、ナビゲーションシステム３４との通信により、自車位置情報Ｐ（経度，緯度）が取り込まれる。そして、ステップ３１６では、受信率Ｒ及び位置情報Ｐがメモリ３２にセーブされる。最後に、ステップ３１８において、第一の車速パルスカウンタＣ１ 及び第二の車速パルスカウンタＣ２ がリセットされ、本ルーチンは終了する。
【００４７】
こうして算出された受信率に基づいて送信所方向（θ）によるアンテナ選択と受信状態によるアンテナ選択とを切り換えるルーチンの処理手順が図９のフローチャートに示される。まず、ステップ３５２では、ナビゲーションシステム３４との通信により、自車位置情報Ｐ（経度，緯度）が取り込まれる。
【００４８】
ステップ３５４では、自車位置Ｐが受信率９０％以下のエリアに属するか否かが判定され、属さない場合には、ステップ３５６に進み、送信所方向（θ）によるアンテナ選択（図２及び図３）が実行される一方、属する場合には、ステップ３５８に進み、前述したステップ２１０及び２１２と同様に、受信状態によるアンテナ選択が実行される。
【００４９】
ところで、送信所方向（θ）によるアンテナ選択又は受信状態によるアンテナ選択のいずれの場合にあっても、受信率Ｒを自車位置情報Ｐとともに記録しておき、記録された受信率Ｒが一定値以下のエリアを走行する場合には移動体向け階層又はアナログＴＶの放送を受信する一方、記録された受信率が一定値以上のエリアを走行する場合には固定受信向け階層の放送を受信するように構成することも可能である。
【００５０】
このように受信率に基づいて放送を選択するルーチンの処理手順が図１０のフローチャートに示される。まず、ステップ４０２では、ナビゲーションシステム３４との通信により、自車位置情報Ｐ（経度，緯度）が取り込まれる。ステップ４０４では、自車位置Ｐが受信率９０％以下のエリアに属するか否かが判定され、属さない場合には、ステップ４０６に進み、固定受信向け階層の放送が選択される一方、属する場合には、ステップ４０８に進み、移動体向け階層又はアナログＴＶの放送が選択される。
【００５１】
ところで、指向性制御（ビーム制御）を行う場合、その方向がずれると、受信性能が劣化して、影響が大きくなるため、受信レベルが低いときには、アンテナ出力を合成してブロード化を図る（半値角を大きくする）ことが好ましい。かかる観点から受信レベルに基づいてブロード化の制御を行うルーチンの処理手順が図１１のフローチャートに示される。
【００５２】
図１１において、まず、ステップ４５２では、チューナ２８から受信レベルＬが取り込まれる。ステップ４５４では、受信レベルＬが所定のしきい値以上か否かが判定され、Ｌが当該しきい値以上である場合には、ステップ４５６に進み、ブロード化は実施されない一方、Ｌが当該しきい値未満である場合には、ステップ４５８に進み、ブロード化が実施される。
【００５３】
また、車両用ナビゲーションシステム３４が備える地図データ４０に、図１２に示されるようなコンター情報（等電力レベルのラインを表す）を予め含ませておき、その情報に基づき弱電界でブロード化を行うことも可能である。かかるコンター情報に基づいてブロード化の制御を行うルーチンの処理手順が図１３のフローチャートに示される。
【００５４】
図１３において、まず、ステップ５０２では、ナビゲーションシステム３４との通信により、自車位置情報Ｐ（経度，緯度）が取り込まれる。ステップ５０４では、その位置Ｐが、電力レベル−７０ｄＢｍ以下のエリアに属するか否かが判定され、属しない場合には、ステップ５０６に進み、ブロード化は実施されない一方、属する場合には、ステップ５０８に進み、ブロード化が実施される。
【００５５】
また、建物の密集したエリアにおいては、反射によりマルチパスが形成され易くなるため、ブロード化は実施されないほうが好ましい。そこで、図１４に示されるような建物密集情報を地図データ４０に予め入れておき、その情報に基づいてブロード化の制御を行うことも可能である。建物密集情報に基づいてブロード化の制御を行うルーチンの処理手順が図１５のフローチャートに示される。
【００５６】
図１５において、まず、ステップ５５２では、ナビゲーションシステム３４との通信により、自車位置情報Ｐ（経度，緯度）が取り込まれる。ステップ５５４では、その位置Ｐが、高密集エリアに属するか否かが判定され、属する場合には、ステップ５５６に進み、ブロード化は実施されない一方、属しない場合には、ステップ５５８に進み、ブロード化が実施される。
【００５７】
ところで、単一周波数ネットワーク（ＳＦＮ）においては、図１６に示されるように、希望信号対妨害信号比Ｄ／Ｕ（ｄｅｓｉｒｅｄ ｓｉｇｎａｌ ｔｏ ｕｎｄｅｓｉｒｅｄ ｓｉｇｎａｌ ｒａｔｉｏ）が０［ｄＢ］付近となるエリアが発生する。かかるエリアにおいて受信状態によるアンテナ選択を行うと、アンテナの切り換えが頻繁に起こり、切り換えノイズにより受信性能が劣化する。そこで、かかるエリアを地図データ４０に予め入れておき、どちらか一方の送信所からの電波を受信するようにアンテナを選択することが好ましい。ＳＦＮにおけるアンテナ選択の処理手順が図１７のフローチャートに示される。
【００５８】
図１７において、まず、ステップ６０２では、ナビゲーションシステム３４との通信により、自車位置情報Ｐ（経度，緯度）が取り込まれる。次いで、ステップ６０４では、その位置Ｐが、Ｄ／Ｕ＝０付近となるエリアに属するか否かが判定される。Ｄ／Ｕ＝０付近となるエリアに属しない場合には、ステップ６０６においてどちらの送信所から受信すべきかが判定されて送信所が設定される一方、Ｄ／Ｕ＝０付近となるエリアに属する場合には、ステップ６０６の実行が省略される。最後のステップ６０８では、送信所方向（θ）によるアンテナ選択（図２及び図３）が実行される。かくして、Ｄ／Ｕ＝０付近となるエリアでは、どちらか一方の送信所からの電波を受信するようにアンテナが固定される。
【００５９】
ところで、図１８に示されるように、トンネルにおいては、電波を再放射するトンネルギャップフィラーが設けられる場合がある。トンネルギャップフィラーのあるトンネルにおいても、その出入口近くにＤ／Ｕ＝０［ｄＢ］付近となるエリアが発生する。そこで、かかるエリアを地図データ４０に予め入れておき、図１７と同様の制御を実施することが可能である。
【００６０】
さらに、トンネルギャップフィラーのあるトンネル内では、反射のためパスが多くなり、マルチパスフェージング変動が激しいと予想される。そこで、トンネル内では、受信状態のセンシングは行わず、ギャップフィラーの方に向いているアンテナに固定することが好ましい。具体的には、ギャップフィラーの設置位置を地図データ上に予め入れておくとともに、トンネル内での走行距離を車速パルス等により計測することにより、ギャップフィラーの設置位置の前後でアンテナを切り換えることとなる。
【００６１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、車両用ナビゲーションシステムと連携して精度よく電波到来方向にアンテナのビームを制御する車載用アンテナシステムの指向性制御装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による車載用アンテナシステムの指向性制御装置の一実施形態を示す構成図である。
【図２】送信所方向によるアンテナ選択の処理手順を示すフローチャート（１／２）である。
【図３】送信所方向によるアンテナ選択の処理手順を示すフローチャート（２／２）である。
【図４】送信所位置ＰＴ（ｘＴ，ｙＴ）、自車位置Ｐｎ（ｘｎ，ｙｎ）、自車位置からの送信所位置ベクトルｒ＝（ｒ１，ｒ２）、自車走行ベクトルｖ＝（ｖ１，ｖ２）、自車位置からの送信所角度θ２、自車走行角度θ１、及び自車走行方向から見た送信所方向θを説明する図である。
【図５】ｔａｎ−１（すなわち ａｒｃ ｔａｎｇｅｎｔ）の計算について説明するための図である。
【図６】送信所方向θとアンテナビームとの関係を説明するための図である。
【図７】車速に基づいて送信所方向（θ）によるアンテナ選択と受信状態によるアンテナ選択とを切り換えるルーチンの処理手順を示すフローチャートである。
【図８】受信率算出記録ルーチンの処理手順を示すフローチャートである。
【図９】受信率に基づいて送信所方向（θ）によるアンテナ選択と受信状態によるアンテナ選択とを切り換えるルーチンの処理手順を示すフローチャートである。
【図１０】受信率に基づいて放送を選択するルーチンの処理手順を示すフローチャートである。
【図１１】受信レベルに基づいてブロード化の制御を行うルーチンの処理手順を示すフローチャートである。
【図１２】地図データ上のコンター情報を示す図である。
【図１３】コンター情報に基づいてブロード化の制御を行うルーチンの処理手順を示すフローチャートである。
【図１４】地図データ上の建物密集情報を示す図である。
【図１５】建物密集情報に基づいてブロード化の制御を行うルーチンの処理手順を示すフローチャートである。
【図１６】ＳＦＮにおいてＤ／Ｕ＝０付近となるエリアを示す図である。
【図１７】ＳＦＮにおけるアンテナ選択の処理手順を示すフローチャートである。
【図１８】トンネルギャップフィラーのあるトンネルを示す図である。
【符号の説明】
２０…車載用アンテナシステム
２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ…指向性アンテナ
２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ…アンテナアンプ
２４…セレクタ
２８…チューナ
２８…ＯＦＤＭ復調器
３０…中央処理装置（ＣＰＵ）
３２…メモリ
３４…車両用ナビゲーションシステム
３６…車速センサ
３８…ＧＰＳアンテナ
４０…地図データベース
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両に搭載された複数の指向性アンテナからなるアンテナシステムの指向性を制御する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両のように移動しながら放送を受信する場合には、絶えず受信状態が変化するため、複数のアンテナを設けその時点において最も受信状態の良好なアンテナを適宜選択して切り換えていくアンテナシステム及びその制御装置が知られている。
【０００３】
例えば、下記特許文献１は、車両用ナビゲーションシステムと通信を行いつつ、位置情報、車両進行方向のデータとアンテナ選択切換情報とをリンクさせて記憶し、次回走行時には各アンテナによる受信状態の検出を不要にしてアンテナ切換回数を最小限に抑制する技術を開示している。
【０００４】
【特許文献１】
特開平８−２２３１４２号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、地上波テレビジョン（ＴＶ）放送やＦＭ放送を移動受信する場合、マルチパスフェージングやドップラーシフトの影響により受信性能が劣化する。その対応として、電波到来方向にアンテナの指向性を絞り、パス数を低減することが有効であるところ、それを実現する具体的な制御装置については提案されていない状況にある。
【０００６】
本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、車両用ナビゲーションシステムと連携して精度よく電波到来方向にアンテナのビームを制御する車載用アンテナシステムの指向性制御装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の第一の面によれば、車両に搭載された複数の指向性アンテナからなるアンテナシステムの指向性を制御する装置であって、送信所位置を設定する送信所位置設定手段と、車両用ナビゲーションシステムからの信号に基づき自車位置を算出する自車位置算出手段と、車両用ナビゲーションシステムからの信号に基づき自車の走行方向である自車走行角度を算出する走行角度算出手段と、前記送信所位置設定手段により設定された送信所位置と、前記自車位置算出手段により算出された自車位置と、前記走行角度算出手段により算出された自車走行角度と、に基づいて、自車走行方向から見た送信所方向を算出する送信所方向算出手段と、前記送信所方向算出手段により算出された送信所方向に適した指向性を有する指向性アンテナを選択して後段の受信回路に接続する送信所方向アンテナ選択手段と、を具備する、車載用アンテナシステムの指向性制御装置が提供される。
【０００８】
また、本発明の第二の面によれば、前記第一の面による装置において、前記送信所位置設定手段によって設定された送信所位置と、前記自車位置算出手段によって算出された自車位置と、に基づいて、自車位置からの送信所位置ベクトルを算出する送信所位置ベクトル算出手段と、前記自車位置算出手段によって順次算出された自車位置に基づいて、自車走行ベクトルを算出する自車走行ベクトル算出手段と、前記送信所位置ベクトル算出手段によって算出された送信所位置ベクトルに基づいて、自車位置からの送信所角度を算出する送信所角度算出手段と、を備え、前記走行角度算出手段は、前記自車走行ベクトル算出手段によって算出された自車走行ベクトルに基づいて、自車走行角度を算出し、前記送信所方向算出手段は、前記送信所角度算出手段によって算出された送信所角度と、前記走行角度算出手段によって算出された自車走行角度と、に基づいて、自車走行方向から見た送信所方向を算出することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の第三の面によれば、前記第一又は第二の面による装置において、前記送信所位置設定手段は、車両用ナビゲーションシステムが備える地図データに又は受信される放送波に含まれる送信所位置情報に基づいて送信所位置を設定する。
【００１０】
また、本発明の第四の面によれば、前記第一又は第二の面による装置において、前記送信所角度算出手段に代えて、車両用ナビゲーションシステムが備える地図データに含まれる電波到来方向の情報を入力する手段を具備する。
【００１１】
また、本発明の第五の面によれば、前記第一又は第二の面による装置において、各指向性アンテナによる受信状態の比較結果に基づいてアンテナの選択制御を行う受信状態アンテナ選択手段を更に具備する。
【００１２】
また、本発明の第六の面によれば、前記第五の面による装置において、車両の停車時又は低速走行時には前記受信状態アンテナ選択手段によりアンテナの選択を行う。
【００１３】
また、本発明の第七の面によれば、前記第五の面による装置において、前記送信所方向アンテナ選択手段に基づく受信の結果得られる受信率を自車位置情報とともに記録しておき、記録された受信率が一定値以下のエリアを走行する場合には前記受信状態アンテナ選択手段によりアンテナの選択を行う。
【００１４】
また、本発明の第八の面によれば、前記第五の面による装置において、前記送信所方向アンテナ選択手段又は前記受信状態アンテナ選択手段に基づく受信の結果得られる受信率を自車位置情報とともに記録しておき、記録された受信率が一定値以下のエリアを走行する場合には移動体向け階層又はアナログＴＶの放送を受信する一方、記録された受信率が一定値以上のエリアを走行する場合には固定受信向け階層の放送を受信する。
【００１５】
また、本発明の第九の面によれば、前記第一、第二又は第五の面による装置において、アンテナ合成によりビームの半値角を制御してブロード化するブロード化手段を更に具備する。
【００１６】
また、本発明の第十の面によれば、前記第九の面による装置において、受信レベルの低下に応じて前記ブロード化手段を作用させる。
【００１７】
また、本発明の第十一の面によれば、前記第九の面による装置において、車両用ナビゲーションシステムが備える地図データに含まれるコンター情報に基づき、弱電界で前記ブロード化手段を作用させる。
【００１８】
また、本発明の第十二の面によれば、前記第九の面による装置において、車両用ナビゲーションシステムが備える地図データに含まれる建物密集情報に基づき、高密集エリアで前記ブロード化手段を作用させる。
【００１９】
また、本発明の第十三の面によれば、前記第一又は第二の面による装置において、単一周波数ネットワークにおいて希望信号対妨害信号比が０ｄＢ付近となるエリアではどちらか一方の送信所からの電波を受信するようにアンテナを選択する手段を更に具備する。
【００２０】
また、本発明の第十四の面によれば、前記第一又は第二の面による装置において、トンネルギャップフィラーのあるトンネルの出入口にできる希望信号対妨害信号比が０ｄＢ付近となるエリアでは一方からの電波を受信するようにアンテナを選択する手段を更に具備する。
【００２１】
また、本発明の第十五の面によれば、前記第一又は第二の面による装置において、トンネルギャップフィラーのあるトンネル内では該ギャップフィラーの方を向いているアンテナを選択する手段を更に具備する。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
【００２３】
図１は、本発明による車載用アンテナシステムの指向性制御装置の一実施形態を示す構成図である。同図において、符号２０ａ、２０ｂ、２０ｃ及び２０ｄは、車両に搭載された４本の指向性アンテナであり、車載用アンテナシステム２０を構成する。そして、この指向性アンテナ２０ａ、２０ｂ、２０ｃ及び２０ｄは、それぞれ、前ビーム、左ビーム、後ビーム及び右ビームとしての指向性を備えている。
【００２４】
指向性アンテナ２０ａ、２０ｂ、２０ｃ及び２０ｄの出力は、それぞれ、アンテナアンプ２２ａ、２２ｂ、２２ｃ及び２２ｄを経てセレクタ２４に導かれ、その中の１本又は複数本の出力が選択されるようになっている。なお、複数本の出力が選択された場合には、アンテナ出力が合成されて指向性のブロード化が図られる。すなわち、ビームの半値角（半値ビーム幅、ｈａｌｆ−ｐｏｗｅｒ ｂｅａｍｗｉｄｔｈ）が制御可能に構成されている。
【００２５】
セレクタ２４の後段には、チューナ２６及びＯＦＤＭ復調器２８が設けられている。なお、ＯＦＤＭは、移動体向けディジタル放送に適した変調方式である直交周波数分割多重（ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）である。
【００２６】
中央処理装置（ＣＰＵ）３０は、セレクタ２４の制御、すなわちアンテナビームの制御を行うものであり、メモリ３２を備えている。ＣＰＵ３０は、その制御を実行するために、車両用ナビゲーションシステム３４と連携するとともに、車速センサ３６から車速パルス信号、チューナ２８から受信レベル信号、ＯＦＤＭ復調器２８からＣ／Ｎ（ｃａｒｒｉｅｒ ｔｏ ｎｏｉｓｅ ｒａｔｉｏ， 搬送波対雑音比）信号及びＲＳエラー信号を受け取る。なお、ＲＳエラー信号は、リードソロモン復号において修正不能なエラーが発生したことを示すものである。
【００２７】
車両用ナビゲーションシステム３４は、周知のように、ＧＰＳアンテナ３８からの受信信号、車速センサ３６からの車速パルス信号、内部のジャイロによる検出信号、地図データ４０等を用いて自車位置を検出する。
【００２８】
図２及び図３は、送信所方向によるアンテナ選択の処理手順を示すフローチャートであり、また、図４、図５及び図６は、その説明に供される図である。このルーチンは、ＣＰＵ３０によって一定時間周期で実行される。まず、ステップ１０２では、図４に示される送信所位置（経度及び緯度）ＰＴ（ｘＴ，ｙＴ）が取り込まれる。なお、送信所位置は、その情報が地図データ４０に含まれる場合には、ナビゲーションシステム３４との通信により得られる。あるいは、放送波から得られるようにしてもよい。
【００２９】
次いで、ステップ１０４では、ナビゲーションシステム３４との通信により、図４に示される現在の自車位置Ｐｎ（ｘｎ，ｙｎ） が取り込まれる。そして、ステップ１０６では、図４に示されるように、自車位置からの送信所位置ベクトルｒ＝（ｒ１，ｒ２）が（ｘＴ−ｘｎ，ｙＴ−ｙｎ）として求められる。
【００３０】
また、ステップ１０８では、図４に示されるように、本ルーチンの前回処理時における自車位置Ｐｎ−１（ｘｎ−１，ｙｎ−１）と現在の自車位置Ｐｎ（ｘｎ，ｙｎ）とに基づいて、自車走行ベクトルｖ＝（ｖ１，ｖ２）が（ｘｎ−ｘｎ−１，ｙｎ−ｙｎ−１）として求められる。
【００３１】
次いで、ステップ１１０では、図４に示されるような、自車位置からの送信所角度θ２が算出される。その算出においては、ｔａｎ−１（ｒ２／ｒ１）の演算がなされる。ただし、図５に例示されるように、ｔａｎ−１（すなわち ａｒｃ ｔａｎｇｅｎｔ）をとると、その値は−９０°〜＋９０°となるため、自車位置からの送信所位置ベクトルｒ＝（ｒ１，ｒ２）が第２象限又は第３象限にある場合にはｔａｎ−１（ｒ２／ｒ１）に１８０°を加え、ｒ＝（ｒ１，ｒ２）が第４象限にある場合にはｔａｎ−１（ｒ２／ｒ１）に３６０°を加える必要がある。
【００３２】
次いで、ステップ１１２では、図４に示されるような自車走行角度θ１が算出される。その算出においては、ｔａｎ−１（ｖ２／ｖ１）の演算がなされる。ただし、前述のステップ１１０と同様に、自車走行ベクトルｖ＝（ｖ１，ｖ２）が第２象限又は第３象限にある場合にはｔａｎ−１（ｖ２／ｖ１）に１８０°が加えられ、ｖ＝（ｖ１，ｖ２）が第４象限にある場合にはｔａｎ−１（ｖ２／ｖ１）に３６０°が加えられる。尚、車両に固定された地磁センサを用いる方法や、地図データを用いて自車両が走行している道路の向きを検出しその方向を自車走行角度とする方法により、自車走行角度を検出することも可能である。
【００３３】
次いで、ステップ１１４では、自車位置からの送信所角度θ２と自車走行角度θ１とに基づいてθ２−θ１を求めることで、図４に示されるような、自車走行方向から見た送信所方向θが算出される。
【００３４】
そして、ステップ１１６では、算出された送信所方向θが０°≦θ≦４５°又は３１５°≦θ≦３６０°の範囲にあるか否かが判定され、その範囲にある場合には、ステップ１１８に進み、図６に示されるように、前ビームすなわちアンテナ２０ａが選択されて、本ルーチンは終了する。
【００３５】
ステップ１１６の判定結果がＮＯの場合には、ステップ１２０において、送信所方向θが４５°≦θ≦１３５°の範囲にあるか否かが判定され、その範囲にある場合には、ステップ１２２に進み、図６に示されるように、左ビームすなわちアンテナ２０ｂが選択されて、本ルーチンは終了する。
【００３６】
ステップ１２０の判定結果がＮＯの場合には、ステップ１２４において、送信所方向θが１３５°≦θ≦２２５°の範囲にあるか否かが判定され、その範囲にある場合には、ステップ１２６に進み、図６に示されるように、後ビームすなわちアンテナ２０ｃが選択されて、本ルーチンは終了する。
【００３７】
さらに、ステップ１２４の判定結果がＮＯの場合、すなわち送信所方向θが２２５°≦θ≦３１５°の範囲にある場合には、ステップ１２８に進み、図６に示されるように、右ビームすなわちアンテナ２０ｄが選択されて、本ルーチンは終了する。
【００３８】
以上の処理により、送信所方向すなわち電波到来方向にアンテナのビームを制御することが可能となり、マルチパスフェージングやドップラーシフトの影響により受信性能が劣化する事態を回避することができる。なお、送信所方向θが４５°、１３５°、２２５°又は３１５°付近の値であるときは、２本のアンテナを選択して合成するようにしてもよい。
【００３９】
また、車両用ナビゲーションシステム３４が備える地図データ４０に、電波到来方向、すなわち自車位置からの送信所角度θ２を、位置Ｐ（ｘ，ｙ）と対応付けて記憶させておき、ナビゲーションシステム３４との通信により電波到来方向の情報（自車位置からの送信所角度θ２）を得ることで、送信所角度θ２の算出を省略することも可能である。
【００４０】
ところで、車両の停車時や低速走行時には、自車走行角度θ１の検出エラーが大きくなるため、受信状態（受信レベル、受信Ｃ／Ｎ等）に基づくビーム制御（アンテナの選択制御）を行うことが好ましい。そこで、図７に示される如き、送信所方向（θ）によるアンテナ選択と受信状態によるアンテナ選択とを切り換えるルーチンが設けられ、停車時や低速走行時には、各指向性アンテナによる受信状態の比較結果に基づいてアンテナの選択制御が行われる。
【００４１】
図７のルーチンは、ＣＰＵ３０によって一定時間周期で実行される。まず、ステップ２０２では、一定時間の間、車速パルスが取り込まれて、そのパルス数がカウントされる。次いで、ステップ２０４では、その一定時間とパルス数とに基づいて車速が算出される。次いで、ステップ２０６では、算出された車速が１０ｋｍ／ｈを超えるか否かが判定され、超える場合には、ステップ２０８に進み、送信所方向によるアンテナ選択ルーチン（図２及び図３）が実行される。
【００４２】
一方、ステップ２０６において車速が１０ｋｍ／ｈ以下であると判定された場合には、ステップ２１０に進み、アンテナ２０ａ、２０ｂ、２０ｃ及び２０ｄの各々による受信状態（受信レベル、Ｃ／Ｎ等）の測定結果が取り込まれる。そして、次のステップ２１２では、最も良好な受信状態を示すアンテナが選択される。以上で図７の処理は完了する。
【００４３】
また、送信所方向（θ）によるアンテナ選択制御（指向性制御）を行った場合においても、その結果として受信率９０％以下となったエリアに対しては、受信状態によるアンテナ選択制御を実施することが好ましい。そのため、図８に示される如き受信率算出記録ルーチンが設けられ、受信率９０％以下のエリアが記録されるようになっている。
【００４４】
図８のルーチンは、ＣＰＵ３０によって一定時間周期で実行され、まず、ステップ３０２では、車速パルス信号及びＲＳエラー信号が取り込まれる。次いで、ステップ３０４では、ＲＳエラーが発生しているか否かが判定され、ＲＳエラーが発生している場合には、ステップ３０６に進み、第一の車速パルスカウンタＣ１ がカウントアップされる一方、ＲＳエラーが発生していない場合には、ステップ３０８に進み、第二の車速パルスカウンタＣ２ がカウントアップされる。
【００４５】
次いで、ステップ３１０では、Ｃ１＋Ｃ２が一定のしきい値以上となったか否かが判定され、Ｃ１＋Ｃ２が当該しきい値未満の場合にはステップ３０２に戻る一方、Ｃ１＋Ｃ２が当該しきい値以上の場合には、ステップ３１２以降が実行される。すなわち、ステップ３１２では、
Ｒ＝［Ｃ２／（Ｃ１＋Ｃ２）］×１００
なる演算により、受信率Ｒが算出される。
【００４６】
次のステップ３１４では、ナビゲーションシステム３４との通信により、自車位置情報Ｐ（経度，緯度）が取り込まれる。そして、ステップ３１６では、受信率Ｒ及び位置情報Ｐがメモリ３２にセーブされる。最後に、ステップ３１８において、第一の車速パルスカウンタＣ１ 及び第二の車速パルスカウンタＣ２ がリセットされ、本ルーチンは終了する。
【００４７】
こうして算出された受信率に基づいて送信所方向（θ）によるアンテナ選択と受信状態によるアンテナ選択とを切り換えるルーチンの処理手順が図９のフローチャートに示される。まず、ステップ３５２では、ナビゲーションシステム３４との通信により、自車位置情報Ｐ（経度，緯度）が取り込まれる。
【００４８】
ステップ３５４では、自車位置Ｐが受信率９０％以下のエリアに属するか否かが判定され、属さない場合には、ステップ３５６に進み、送信所方向（θ）によるアンテナ選択（図２及び図３）が実行される一方、属する場合には、ステップ３５８に進み、前述したステップ２１０及び２１２と同様に、受信状態によるアンテナ選択が実行される。
【００４９】
ところで、送信所方向（θ）によるアンテナ選択又は受信状態によるアンテナ選択のいずれの場合にあっても、受信率Ｒを自車位置情報Ｐとともに記録しておき、記録された受信率Ｒが一定値以下のエリアを走行する場合には移動体向け階層又はアナログＴＶの放送を受信する一方、記録された受信率が一定値以上のエリアを走行する場合には固定受信向け階層の放送を受信するように構成することも可能である。
【００５０】
このように受信率に基づいて放送を選択するルーチンの処理手順が図１０のフローチャートに示される。まず、ステップ４０２では、ナビゲーションシステム３４との通信により、自車位置情報Ｐ（経度，緯度）が取り込まれる。ステップ４０４では、自車位置Ｐが受信率９０％以下のエリアに属するか否かが判定され、属さない場合には、ステップ４０６に進み、固定受信向け階層の放送が選択される一方、属する場合には、ステップ４０８に進み、移動体向け階層又はアナログＴＶの放送が選択される。
【００５１】
ところで、指向性制御（ビーム制御）を行う場合、その方向がずれると、受信性能が劣化して、影響が大きくなるため、受信レベルが低いときには、アンテナ出力を合成してブロード化を図る（半値角を大きくする）ことが好ましい。かかる観点から受信レベルに基づいてブロード化の制御を行うルーチンの処理手順が図１１のフローチャートに示される。
【００５２】
図１１において、まず、ステップ４５２では、チューナ２８から受信レベルＬが取り込まれる。ステップ４５４では、受信レベルＬが所定のしきい値以上か否かが判定され、Ｌが当該しきい値以上である場合には、ステップ４５６に進み、ブロード化は実施されない一方、Ｌが当該しきい値未満である場合には、ステップ４５８に進み、ブロード化が実施される。
【００５３】
また、車両用ナビゲーションシステム３４が備える地図データ４０に、図１２に示されるようなコンター情報（等電力レベルのラインを表す）を予め含ませておき、その情報に基づき弱電界でブロード化を行うことも可能である。かかるコンター情報に基づいてブロード化の制御を行うルーチンの処理手順が図１３のフローチャートに示される。
【００５４】
図１３において、まず、ステップ５０２では、ナビゲーションシステム３４との通信により、自車位置情報Ｐ（経度，緯度）が取り込まれる。ステップ５０４では、その位置Ｐが、電力レベル−７０ｄＢｍ以下のエリアに属するか否かが判定され、属しない場合には、ステップ５０６に進み、ブロード化は実施されない一方、属する場合には、ステップ５０８に進み、ブロード化が実施される。
【００５５】
また、建物の密集したエリアにおいては、反射によりマルチパスが形成され易くなるため、ブロード化は実施されないほうが好ましい。そこで、図１４に示されるような建物密集情報を地図データ４０に予め入れておき、その情報に基づいてブロード化の制御を行うことも可能である。建物密集情報に基づいてブロード化の制御を行うルーチンの処理手順が図１５のフローチャートに示される。
【００５６】
図１５において、まず、ステップ５５２では、ナビゲーションシステム３４との通信により、自車位置情報Ｐ（経度，緯度）が取り込まれる。ステップ５５４では、その位置Ｐが、高密集エリアに属するか否かが判定され、属する場合には、ステップ５５６に進み、ブロード化は実施されない一方、属しない場合には、ステップ５５８に進み、ブロード化が実施される。
【００５７】
ところで、単一周波数ネットワーク（ＳＦＮ）においては、図１６に示されるように、希望信号対妨害信号比Ｄ／Ｕ（ｄｅｓｉｒｅｄ ｓｉｇｎａｌ ｔｏ ｕｎｄｅｓｉｒｅｄ ｓｉｇｎａｌ ｒａｔｉｏ）が０［ｄＢ］付近となるエリアが発生する。かかるエリアにおいて受信状態によるアンテナ選択を行うと、アンテナの切り換えが頻繁に起こり、切り換えノイズにより受信性能が劣化する。そこで、かかるエリアを地図データ４０に予め入れておき、どちらか一方の送信所からの電波を受信するようにアンテナを選択することが好ましい。ＳＦＮにおけるアンテナ選択の処理手順が図１７のフローチャートに示される。
【００５８】
図１７において、まず、ステップ６０２では、ナビゲーションシステム３４との通信により、自車位置情報Ｐ（経度，緯度）が取り込まれる。次いで、ステップ６０４では、その位置Ｐが、Ｄ／Ｕ＝０付近となるエリアに属するか否かが判定される。Ｄ／Ｕ＝０付近となるエリアに属しない場合には、ステップ６０６においてどちらの送信所から受信すべきかが判定されて送信所が設定される一方、Ｄ／Ｕ＝０付近となるエリアに属する場合には、ステップ６０６の実行が省略される。最後のステップ６０８では、送信所方向（θ）によるアンテナ選択（図２及び図３）が実行される。かくして、Ｄ／Ｕ＝０付近となるエリアでは、どちらか一方の送信所からの電波を受信するようにアンテナが固定される。
【００５９】
ところで、図１８に示されるように、トンネルにおいては、電波を再放射するトンネルギャップフィラーが設けられる場合がある。トンネルギャップフィラーのあるトンネルにおいても、その出入口近くにＤ／Ｕ＝０［ｄＢ］付近となるエリアが発生する。そこで、かかるエリアを地図データ４０に予め入れておき、図１７と同様の制御を実施することが可能である。
【００６０】
さらに、トンネルギャップフィラーのあるトンネル内では、反射のためパスが多くなり、マルチパスフェージング変動が激しいと予想される。そこで、トンネル内では、受信状態のセンシングは行わず、ギャップフィラーの方に向いているアンテナに固定することが好ましい。具体的には、ギャップフィラーの設置位置を地図データ上に予め入れておくとともに、トンネル内での走行距離を車速パルス等により計測することにより、ギャップフィラーの設置位置の前後でアンテナを切り換えることとなる。
【００６１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、車両用ナビゲーションシステムと連携して精度よく電波到来方向にアンテナのビームを制御する車載用アンテナシステムの指向性制御装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による車載用アンテナシステムの指向性制御装置の一実施形態を示す構成図である。
【図２】送信所方向によるアンテナ選択の処理手順を示すフローチャート（１／２）である。
【図３】送信所方向によるアンテナ選択の処理手順を示すフローチャート（２／２）である。
【図４】送信所位置ＰＴ（ｘＴ，ｙＴ）、自車位置Ｐｎ（ｘｎ，ｙｎ）、自車位置からの送信所位置ベクトルｒ＝（ｒ１，ｒ２）、自車走行ベクトルｖ＝（ｖ１，ｖ２）、自車位置からの送信所角度θ２、自車走行角度θ１、及び自車走行方向から見た送信所方向θを説明する図である。
【図５】ｔａｎ−１（すなわち ａｒｃ ｔａｎｇｅｎｔ）の計算について説明するための図である。
【図６】送信所方向θとアンテナビームとの関係を説明するための図である。
【図７】車速に基づいて送信所方向（θ）によるアンテナ選択と受信状態によるアンテナ選択とを切り換えるルーチンの処理手順を示すフローチャートである。
【図８】受信率算出記録ルーチンの処理手順を示すフローチャートである。
【図９】受信率に基づいて送信所方向（θ）によるアンテナ選択と受信状態によるアンテナ選択とを切り換えるルーチンの処理手順を示すフローチャートである。
【図１０】受信率に基づいて放送を選択するルーチンの処理手順を示すフローチャートである。
【図１１】受信レベルに基づいてブロード化の制御を行うルーチンの処理手順を示すフローチャートである。
【図１２】地図データ上のコンター情報を示す図である。
【図１３】コンター情報に基づいてブロード化の制御を行うルーチンの処理手順を示すフローチャートである。
【図１４】地図データ上の建物密集情報を示す図である。
【図１５】建物密集情報に基づいてブロード化の制御を行うルーチンの処理手順を示すフローチャートである。
【図１６】ＳＦＮにおいてＤ／Ｕ＝０付近となるエリアを示す図である。
【図１７】ＳＦＮにおけるアンテナ選択の処理手順を示すフローチャートである。
【図１８】トンネルギャップフィラーのあるトンネルを示す図である。
【符号の説明】
２０…車載用アンテナシステム
２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ…指向性アンテナ
２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ…アンテナアンプ
２４…セレクタ
２８…チューナ
２８…ＯＦＤＭ復調器
３０…中央処理装置（ＣＰＵ）
３２…メモリ
３４…車両用ナビゲーションシステム
３６…車速センサ
３８…ＧＰＳアンテナ
４０…地図データベース
Claims (15)
- 車両に搭載された複数の指向性アンテナからなるアンテナシステムの指向性を制御する装置であって、
送信所位置を設定する送信所位置設定手段と、
車両用ナビゲーションシステムからの信号に基づき自車位置を算出する自車位置算出手段と、
車両用ナビゲーションシステムからの信号に基づき自車の走行方向である自車走行角度を算出する走行角度算出手段と、
前記送信所位置設定手段により設定された送信所位置と、前記自車位置算出手段により算出された自車位置と、前記走行角度算出手段により算出された自車走行角度と、に基づいて、自車走行方向から見た送信所方向を算出する送信所方向算出手段と、
前記送信所方向算出手段により算出された送信所方向に適した指向性を有する指向性アンテナを選択して後段の受信回路に接続する送信所方向アンテナ選択手段と、
を具備する、車載用アンテナシステムの指向性制御装置。 - 前記送信所位置設定手段によって設定された送信所位置と、前記自車位置算出手段によって算出された自車位置と、に基づいて、自車位置からの送信所位置ベクトルを算出する送信所位置ベクトル算出手段と、
前記自車位置算出手段によって順次算出された自車位置に基づいて、自車走行ベクトルを算出する自車走行ベクトル算出手段と、
前記送信所位置ベクトル算出手段によって算出された送信所位置ベクトルに基づいて、自車位置からの送信所角度を算出する送信所角度算出手段と、を備え、
前記走行角度算出手段は、前記自車走行ベクトル算出手段によって算出された自車走行ベクトルに基づいて、自車走行角度を算出し、
前記送信所方向算出手段は、前記送信所角度算出手段によって算出された送信所角度と、前記走行角度算出手段によって算出された自車走行角度と、に基づいて、自車走行方向から見た送信所方向を算出することを特徴とする、請求項１に記載の車載用アンテナシステムの指向性制御装置。 - 前記送信所位置設定手段は、車両用ナビゲーションシステムが備える地図データに又は受信される放送波に含まれる送信所位置情報に基づいて送信所位置を設定する、請求項１又は請求項２に記載の車載用アンテナシステムの指向性制御装置。
- 前記送信所角度算出手段に代えて、車両用ナビゲーションシステムが備える地図データに含まれる電波到来方向の情報を入力する手段を具備する、請求項１又は請求項２に記載の車載用アンテナシステムの指向性制御装置。
- 各指向性アンテナによる受信状態の比較結果に基づいてアンテナの選択制御を行う受信状態アンテナ選択手段を更に具備する、請求項１又は請求項２に記載の車載用アンテナシステムの指向性制御装置。
- 車両の停車時又は低速走行時には前記受信状態アンテナ選択手段によりアンテナの選択を行う、請求項５に記載の車載用アンテナシステムの指向性制御装置。
- 前記送信所方向アンテナ選択手段に基づく受信の結果得られる受信率を自車位置情報とともに記録しておき、記録された受信率が一定値以下のエリアを走行する場合には前記受信状態アンテナ選択手段によりアンテナの選択を行う、請求項５に記載の車載用アンテナシステムの指向性制御装置。
- 前記送信所方向アンテナ選択手段又は前記受信状態アンテナ選択手段に基づく受信の結果得られる受信率を自車位置情報とともに記録しておき、記録された受信率が一定値以下のエリアを走行する場合には移動体向け階層又はアナログＴＶの放送を受信する一方、記録された受信率が一定値以上のエリアを走行する場合には固定受信向け階層の放送を受信する、請求項５に記載の車載用アンテナシステムの指向性制御装置。
- アンテナ合成によりビームの半値角を制御してブロード化するブロード化手段を更に具備する、請求項１、請求項２又は請求項５に記載の車載用アンテナシステムの指向性制御装置。
- 受信レベルの低下に応じて前記ブロード化手段を作用させる、請求項９に記載の車載用アンテナシステムの指向性制御装置。
- 車両用ナビゲーションシステムが備える地図データに含まれるコンター情報に基づき、弱電界で前記ブロード化手段を作用させる、請求項９に記載の車載用アンテナシステムの指向性制御装置。
- 車両用ナビゲーションシステムが備える地図データに含まれる建物密集情報に基づき、高密集エリアで前記ブロード化手段を作用させる、請求項９に記載の車載用アンテナシステムの指向性制御装置。
- 単一周波数ネットワークにおいて希望信号対妨害信号比が０ｄＢ付近となるエリアではどちらか一方の送信所からの電波を受信するようにアンテナを選択する手段を更に具備する、請求項１又は請求項２に記載の車載用アンテナシステムの指向性制御装置。
- トンネルギャップフィラーのあるトンネルの出入口にできる希望信号対妨害信号比が０ｄＢ付近となるエリアでは一方からの電波を受信するようにアンテナを選択する手段を更に具備する、請求項１又は請求項２に記載の車載用アンテナシステムの指向性制御装置。
- トンネルギャップフィラーのあるトンネル内では該ギャップフィラーの方を向いているアンテナを選択する手段を更に具備する、請求項１又は請求項２に記載の車載用アンテナシステムの指向性制御装置。
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