JP2005109596A - Antenna assembly - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To solve a problem that at least one arrival angle detection antenna is required to be installed, a plurality of antennas including a communication antenna must be installed with high precision for the purpose of communication and positional detection, and arrival angle detection characteristics deteriorate because a radio wave received by the arrival angle detection antenna reflects in the housing. <P>SOLUTION: A radio wave arrival angle detection antenna and a communication antenna are contained in the same housing such that the angle of at least one antenna can be adjusted. A shielding structure is arranged on the back and side of the arrival angle detection antenna and covered with a radio wave absorber on the side facing the arrival angle detection antenna. Consequently, arrival angle detection accuracy can be enhanced and installation cost can be lowered. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、電波到来角を検出する技術に関する。特に、車両等に搭載された移動局と、基地局との間で自動料金収受に関する通信を行う際に、移動局の送信する電波の到来角を基地局に於いて検出する到来角検出用アンテナ等に関する。   The present invention relates to a technique for detecting a radio wave arrival angle. In particular, when performing communication related to automatic toll collection between a mobile station mounted on a vehicle or the like and a base station, an arrival angle detection antenna that detects the arrival angle of a radio wave transmitted by the mobile station at the base station Etc.

高速道路等上の無線装置（基地局）と車両に搭載された無線装置（移動局）との間で無線電波を利用して路車間で通信を行い、利用料金の決済を行わせる自動料金収受システムＥＴＣ(Electronic Toll Collection)に於いては、当該路車間通信をミス無く行わせるために通信領域を基地局周辺の数メートル四方に限定している。これによって、移動局からの電波の到来角を路側で検知し、現在通信している移動局がどの車両に搭載されたものかを検出し、通信領域外の基地局と移動局との誤課金等を防止する。斯様な技術として、アレイアンテナの受信信号を用いて、電波の到来角を検出する技術が知られている。即ち、
１．アレイアンテナを用いて、アレイの各アンテナ素子に到達する電波の位相差を検知することにより到来角を求める技術（特開平６−２５８４２５号公報）や、
２．アレイアンテナで受信した信号を、ＭＵＳＩＣ(Multiple Signal Classification)法を適用して処理し、到来角を求める技術（特開平１０−１３４２１３号公報）、
が知られている。 Automatic toll collection that allows wireless devices (base stations) on highways, etc. and wireless devices (mobile stations) mounted on vehicles to communicate between road vehicles using radio waves and settle the usage fees. In the system ETC (Electronic Toll Collection), the communication area is limited to several meters around the base station in order to perform the road-to-vehicle communication without error. This detects the angle of arrival of radio waves from the mobile station on the roadside, detects which vehicle the mobile station currently communicating with is installed in the vehicle, and erroneous billing between the base station and mobile station outside the communication area Etc. As such a technique, a technique for detecting an arrival angle of a radio wave using a reception signal of an array antenna is known. That is,
1. Using an array antenna, a technology for obtaining an angle of arrival by detecting a phase difference of radio waves reaching each antenna element of the array (Japanese Patent Laid-Open No. 6-258425),
2. A technique for processing a signal received by an array antenna by applying a MUSIC (Multiple Signal Classification) method to obtain an arrival angle (Japanese Patent Laid-Open No. 10-134213),
It has been known.

到来角を検出する目的は、移動体（車両）に搭載した車載器アンテナの位置を検出することにあるので、位置検出精度に見合うアレイアンテナの取り付け精度が要求されることになる。   Since the purpose of detecting the angle of arrival is to detect the position of the vehicle-mounted device antenna mounted on the moving body (vehicle), the mounting accuracy of the array antenna corresponding to the position detection accuracy is required.

特開平０６−２５８４２５号公報Japanese Patent Laid-Open No. 06-258425 特開平１０−１３４２１３号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-134213

フリーフロー方式のＥＴＣを実用化する場合には、前記取り付け精度や指向性等が厳しく要求される。何故なら、現行のＥＴＣでの移動局の移動速度よりも移動速度が大きいフリーフロー方式のＥＴＣでは、ＥＴＣゲートの真下辺りの領域だけでなく移動局が遠方にある場合からでも通信を開始することによって通信領域を拡大し、基地局と移動局との通信時間を十分確保する必要があるからであり、また、どのレーンを走行しているかを正確に把握して路車間通信を行う必要があるからである。   When a free flow ETC is put into practical use, the mounting accuracy, directivity, and the like are strictly required. This is because in the free flow type ETC in which the moving speed is higher than the moving speed of the mobile station in the current ETC, communication is started not only in the area just below the ETC gate but also when the mobile station is far away. This is because it is necessary to expand the communication area and secure sufficient communication time between the base station and the mobile station, and it is also necessary to accurately understand which lane is running and perform road-to-vehicle communication Because.

そこで、本発明は、移動局の到来角を正確に検出できるアンテナシステムを提供することを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide an antenna system that can accurately detect the angle of arrival of a mobile station.

本発明の目的は、到来角検出アンテナと通信アンテナとを一の筐体内に備え、到来角検出アンテナを電波吸収体でシールドしたアンテナ装置によって達成される。また、本発明の目的は、到来角検出アンテナと通信アンテナとを一の筐体内に備え、筐体内の各アンテナのうち、少なくとも一のアンテナの設置角度を変更可能にする機構を備えたアンテナ装置によって達成される。   The object of the present invention is achieved by an antenna device in which an arrival angle detection antenna and a communication antenna are provided in one housing, and the arrival angle detection antenna is shielded by a radio wave absorber. Another object of the present invention is to provide an antenna device that includes an arrival angle detection antenna and a communication antenna in a single casing, and a mechanism that enables changing the installation angle of at least one of the antennas in the casing. Achieved by:

本発明によれば、移動局の到来角を正確に検出することができる。   According to the present invention, it is possible to accurately detect the angle of arrival of a mobile station.

図１に一つの実施例を示す。１００は、アンテナ装置の全体を示す。このアンテナ装置では、通信アンテナ１０１と到来角検出アンテナ１０２とが一の筐体１０４の中に固定されて収められている。ガントリにアンテナ装置を据え付ければ、通信アンテナ１０１と到来角検出アンテナ１０２との双方を一度に設置できるものである。   FIG. 1 shows one embodiment. Reference numeral 100 denotes the entire antenna device. In this antenna apparatus, a communication antenna 101 and an arrival angle detection antenna 102 are fixedly housed in one housing 104. If the antenna device is installed in the gantry, both the communication antenna 101 and the arrival angle detection antenna 102 can be installed at a time.

ＤＳＲＣ(Dedicated Short Range Communication) における通信アンテナには複数の種類があり、例えばＥＴＣではアンテナの指向特性に厳しい規定があるため、大型のアレイアンテナが通信アンテナ１０１として利用される。また、到来角検出アンテナ１０２として、ここではアレイアンテナを用いている。アレイアンテナ１０２には、アンテナ素子
１０３が複数配設され、各アンテナ素子で受信する振幅と位相を検出することにより、電波の到来角を推定することが可能となる。到来角の推定については公知のものを用いればよい。 There are a plurality of types of communication antennas in DSRC (Dedicated Short Range Communication). For example, ETC has strict regulations on the directivity of the antenna, so a large array antenna is used as the communication antenna 101. An array antenna is used here as the arrival angle detection antenna 102. The array antenna 102 is provided with a plurality of antenna elements 103, and the arrival angle of the radio wave can be estimated by detecting the amplitude and phase received by each antenna element. What is necessary is just to use a well-known thing about estimation of an angle of arrival.

図２のように、図１のアンテナ装置に加えて第二の到来角検出アンテナ２０２を、第一の到来角検出アンテナに対してアンテナ素子の配列方向が異なるように配設すれば（ここでは互いに直角に配設）、電波の到来角度が２種類得られるため三角測量の原理により、２次元的な移動体の位置を検出することが可能となる。   As shown in FIG. 2, in addition to the antenna device of FIG. 1, the second arrival angle detection antenna 202 is arranged so that the arrangement direction of the antenna elements is different from the first arrival angle detection antenna (here, Since two types of arrival angles of radio waves are obtained, it is possible to detect the position of a two-dimensional moving body by the principle of triangulation.

図１１に、複数の到来角検出アンテナを設けたアンテナ装置の例を示す。図１１では、通信アンテナ１０１は省略して記載している。到来角検出アンテナ１０２および２０２は、アンテナ装置の４辺中２辺に添えて設置している。各到来各検出アンテナの、アンテナ素子の配列方向１１０２および１１０３のなす角度１１０１は、６０度以上開ける。このようにすることにより、１０２および２０２で取得した角度から、精度良く位置を算出することが可能となり、かつ、その間に通信アンテナ１０１を設置することが可能となる。   FIG. 11 shows an example of an antenna device provided with a plurality of arrival angle detection antennas. In FIG. 11, the communication antenna 101 is omitted. The arrival angle detection antennas 102 and 202 are installed along two of the four sides of the antenna device. The angle 1101 formed by the antenna element arrangement directions 1102 and 1103 of each incoming detection antenna is more than 60 degrees. By doing in this way, it becomes possible to calculate a position with high accuracy from the angles acquired in 102 and 202, and it is possible to install the communication antenna 101 between them.

更に、図８のように、図２のアンテナ装置に加えて第三・第四の到来角検出アンテナ
８０１，８０２を配設することにより、到来角度のサンプリング数を増やし、移動局の到来角検出精度を向上させることができる。同様の構成によるアンテナ装置においては、位置検出計算において、少なくとも位置算出の自由度よりも大きい到来角度が必要となる。すなわち、移動局がある直線上のみを移動すると仮定できる場合は、到来角度は一つ測定できれば、移動局位置を検出することが可能である。従って、位置計算の自由度を超える到来角を用いれば、統計的に位置計算の精度を向上させることが可能となる。 Further, as shown in FIG. 8, the third and fourth arrival angle detection antennas 801 and 802 are provided in addition to the antenna device of FIG. 2, thereby increasing the number of arrival angle samplings and detecting the arrival angle of the mobile station. Accuracy can be improved. In an antenna device having a similar configuration, an angle of arrival that is at least greater than the degree of freedom of position calculation is required for position detection calculation. That is, if it can be assumed that the mobile station moves only on a certain straight line, the mobile station position can be detected if one arrival angle can be measured. Therefore, if the angle of arrival that exceeds the degree of freedom of position calculation is used, the accuracy of position calculation can be statistically improved.

また、到来角度は一つ以上の対面同士の組み合わせ、即ち、到来角検出アンテナ２０２及び８０１の到来角検出アンテナの組み合わせ、並びに、到来角検出アンテナ１０２及び８０３の組み合わせを、相補する組み合わせのアンテナにおける到来角の平均値を取ることにより、マルチパスによる誤差を減少させることが可能となる。   In addition, the arrival angle is a combination of one or more faces, that is, a combination of the arrival angle detection antennas 202 and 801, and a combination of the arrival angle detection antennas 102 and 803 that complement each other. By taking the average value of the arrival angles, it is possible to reduce errors due to multipath.

図９に、到来角検出に関する部分の構成図を示す。   FIG. 9 shows a configuration diagram of a portion related to arrival angle detection.

配置情報保持部９０４は、各到来角検出アンテナ１０２，２０２，８０１，８０２の配置データを保持する。到来角判定部９０３により、配置情報保持部９０４に保持した各到来角検出アンテナの受信角度を、アンテナのローカル座標系での測定値から、道路面の絶対座標系での値に変換することが可能となる。各到来角検出アンテナは、到来角を検出した結果である到来角データ９０１−１〜４を、到来角判定部９０３に送る。到来角判定部９０３は、配置情報保持部９０４に保持する各到来角検出アンテナの配置情報を元に、ペアとなっているアンテナ毎に相補的に到来角データを利用し、到来角の推定値を決定する。   The arrangement information holding unit 904 holds arrangement data of each arrival angle detection antenna 102, 202, 801, 802. The arrival angle determination unit 903 can convert the reception angle of each arrival angle detection antenna held in the arrangement information holding unit 904 from the measured value in the local coordinate system of the antenna to the value in the absolute coordinate system of the road surface. It becomes possible. Each arrival angle detection antenna sends arrival angle data 901-1 to 901-4 as a result of detecting the arrival angle to the arrival angle determination unit 903. The arrival angle determination unit 903 uses the arrival angle data in a complementary manner for each pair of antennas based on the arrangement information of each arrival angle detection antenna held in the arrangement information holding unit 904, and estimates the arrival angle. To decide.

図３のアンテナ装置は、図１のアンテナ装置に加えて遮蔽構造体３０１を備えている。遮蔽構造体３０１は、到来角検出アンテナの素子が対面する面を開放とし、その他の面である側方及び後方を覆うように配置する（図４参照）。図３のアンテナ装置は、アンテナの正面方向が、道路上に設置したガントリから道路面に向かう方向に設置される。すなわち、道路を走行する車両内に設置された移動局から放射される電波を最も良く受信し得る方向に、アンテナの正面方向が向くように設置される。   The antenna device of FIG. 3 includes a shielding structure 301 in addition to the antenna device of FIG. The shielding structure 301 is disposed so that the surface where the element of the angle-of-arrival detection antenna faces is open, and covers the other surfaces side and rear (see FIG. 4). The antenna device of FIG. 3 is installed so that the front direction of the antenna is from the gantry installed on the road toward the road surface. That is, the antenna is installed such that the front direction of the antenna faces in the direction in which the radio wave radiated from the mobile station installed in the vehicle traveling on the road can be received best.

図４に、遮蔽構造体３０１の詳細な図面を示す。説明のため、遮蔽構造体３０１を切断した図を記載している。遮蔽構造体３０１は、遮蔽板４０１と電波吸収体４０２とから構成する。また、到来角検出アンテナ１０２も記載を省略しているが、図３に示すように、遮蔽構造体３０１の内部に配置される。図３と図４の遮蔽構造体３０１は、双方とも同じ方向から見ているものである。   FIG. 4 shows a detailed drawing of the shielding structure 301. For the sake of explanation, a diagram in which the shielding structure 301 is cut is shown. The shielding structure 301 includes a shielding plate 401 and a radio wave absorber 402. Further, although the arrival angle detection antenna 102 is not shown, it is arranged inside the shielding structure 301 as shown in FIG. 3 and 4 are both viewed from the same direction.

遮蔽構造体３０１は、到来角検出アンテナ１０２の受信面以外の５面、即ち、側面及び後方を覆うように遮蔽板４０１を配置し、更に其の内側、即ち、到来角検出アンテナ102に面した表面に電波吸収体４０２を具備する(図４参照)。電波吸収体４０２は、ＤＳＲＣで使用する周波数帯をカバーし、厚みが数ミリ程度のものが適する。到来角検出アンテナ１０２は、後方及び側方にも僅かながら受信特性を持つので、到来角検出用アンテナと通信用アンテナとを一の筐体内に共存させることで発生する受信電波の回り込み（アンテナ後方からの回りこみ）を受信してしまう。これは、到来角検出特性を劣化させる原因となるが、遮蔽構造体３０１を設けることにより、到来角検出アンテナ１０２の側方及び後方からの回り込み電波を大幅に減衰させ、到来角検出特性の劣化を防ぐことが可能となる。   The shielding structure 301 has a shielding plate 401 arranged so as to cover five surfaces other than the reception surface of the arrival angle detection antenna 102, that is, the side surface and the rear side, and further faces the inner surface, that is, the arrival angle detection antenna 102. A radio wave absorber 402 is provided on the surface (see FIG. 4). The radio wave absorber 402 covers a frequency band used in DSRC, and a thickness of about several millimeters is suitable. Since the arrival angle detection antenna 102 has a slight reception characteristic at the rear and side, the reception radio wave generated by the arrival angle detection antenna and the communication antenna coexisting in one casing (the antenna rear) Will be received). This causes the arrival angle detection characteristics to deteriorate, but by providing the shielding structure 301, the sneaking radio waves from the side and the rear of the arrival angle detection antenna 102 are greatly attenuated, and the arrival angle detection characteristics deteriorate. Can be prevented.

同一筐体内でも、通信アンテナと、位置検出アンテナが統一した面に設置されてしまうと、移動局の位置によっては、精度良く到来角を検出することができなくなる虞があるので、図５のアンテナ装置は、到来角検出アンテナ１０２に角度調整部５０１を具備している。角度調整部５０１は、到来角検出アンテナの面する方向を調節する機能を持つ。例えば、到来角検出アンテナと筐体にアームを取り付け、これらをボルトで止めたような構造が適用できる。角度調整は、モータなどにより電気的に駆動することによって行ってもよい。ここでは、到来角検出アンテナの角度を調整する角度調整部であるが、その代わりに通信アンテナの角度を調整する角度調整部があってもよいし、双方の角度調整部があってもよい。図８のような場合には、アンテナの数だけ、つまり５個の角度調整部があってもよい。よって、通信用アンテナによって規定される通信範囲に対し、到来角検出アンテナの取り付け角度を最適に配置することができる。   Even if the communication antenna and the position detection antenna are installed on the same plane even in the same housing, depending on the position of the mobile station, it may not be possible to accurately detect the arrival angle. The apparatus includes an angle adjustment unit 501 in the arrival angle detection antenna 102. The angle adjustment unit 501 has a function of adjusting the direction in which the arrival angle detection antenna faces. For example, a structure in which an arm is attached to the angle-of-arrival detection antenna and the housing and these are fixed with bolts can be applied. The angle adjustment may be performed by being electrically driven by a motor or the like. Here, although it is an angle adjustment part which adjusts the angle of an arrival angle detection antenna, there may exist an angle adjustment part which adjusts the angle of a communication antenna instead, and there may exist both angle adjustment parts. In the case of FIG. 8, there may be as many as the number of antennas, that is, five angle adjusting units. Therefore, the attachment angle of the arrival angle detection antenna can be optimally arranged with respect to the communication range defined by the communication antenna.

角度調整機構は、到来角検出アンテナだけでなく、通信用アンテナ側に具備していてもよい。   The angle adjustment mechanism may be provided not only on the arrival angle detection antenna but also on the communication antenna side.

図６にアンテナ装置１００を路上に取り付けた様子を図示する。   FIG. 6 illustrates a state where the antenna device 100 is attached to the road.

６０１は、通信アンテナ１０１における電波のボアサイト方向を示す。６０３は、通信アンテナ１０１における電波の放射範囲を示す。放射範囲は、規定の通信領域内を規定の電界強度以上に保つように設計される。６０２は、到来角検出アンテナのボアサイト方向を示す。６０４は走行する車両であり、６０５は車両に搭載した移動局を示す。基地局の通信アンテナと移動局との間の無線電波の送受信は、規定された通信領域内において実施される。通常、この通信領域は、通信アンテナの最大放射方向から所定の角度内に入るように設計されている。   Reference numeral 601 denotes the boresight direction of radio waves in the communication antenna 101. Reference numeral 603 denotes a radio wave radiation range in the communication antenna 101. The radiation range is designed to keep the specified communication area above the specified electric field strength. Reference numeral 602 denotes the boresight direction of the arrival angle detection antenna. Reference numeral 604 denotes a traveling vehicle, and reference numeral 605 denotes a mobile station mounted on the vehicle. Transmission / reception of radio waves between the communication antenna of the base station and the mobile station is performed within a defined communication area. Usually, this communication area is designed to fall within a predetermined angle from the maximum radiation direction of the communication antenna.

到来角検出アンテナにおいては、ボアサイト方向６０２付近の到来角の検出感度が高く、精度も高い。このため、通信領域内を走行する車両に搭載する移動局の位置を検出することを目的とする場合、通信領域に対して到来角検出アンテナのボアサイト方向を向けておく必要がある。図５の角度調整部５０１を具備するアンテナ装置により、通信アンテナと到来角検出アンテナが同一の筐体内にあっても、筐体の位置・角度を調整して設置し、その後、角度調整部により到来角検出アンテナを調整することで、双方のアンテナを所望の向きに向けることが可能となる。   In the arrival angle detection antenna, the detection sensitivity of the arrival angle near the boresight direction 602 is high and the accuracy is high. For this reason, when the objective is to detect the position of a mobile station mounted on a vehicle traveling in the communication area, the boresight direction of the angle-of-arrival detection antenna needs to be directed toward the communication area. Even if the communication antenna and the arrival angle detection antenna are in the same housing, the antenna device including the angle adjusting unit 501 in FIG. 5 is installed by adjusting the position / angle of the housing, and then the angle adjusting unit. By adjusting the arrival angle detection antenna, both antennas can be directed in a desired direction.

図７は、アンテナ装置をＥＴＣシステムに利用した例である。   FIG. 7 shows an example in which the antenna device is used in an ETC system.

本実施例に係るアンテナ装置は、筐体１０４内に、通信アンテナ１０１及び３つの到来角検出アンテナ１０２−１〜３を具備する。また、これに伴い、角度調整部５０１−１〜３を備える。７０２は、車線を区切る車線分離帯である。７０３は、アンテナ装置を設置するガントリを示す。７０２に挟まれた車線はＥＴＣ車線であるものとする。ＥＴＣ車線内には、通信アンテナ１０１によって通信領域７０１が形成される。６０４は、ＥＴＣ車線を走行する車両を示す。車両６０４には、移動局６０５−１が搭載される。移動局605−１は、通信領域７０１内に進入すると、通信アンテナ１０１との通信を開始する。   The antenna device according to the present embodiment includes a communication antenna 101 and three arrival angle detection antennas 102-1 to 102-3 in a housing 104. In association with this, angle adjustment units 501-1 to 501-1 are provided. Reference numeral 702 denotes a lane separation band that separates lanes. Reference numeral 703 denotes a gantry in which the antenna device is installed. It is assumed that the lane between 702 is an ETC lane. A communication area 701 is formed by the communication antenna 101 in the ETC lane. Reference numeral 604 denotes a vehicle traveling in the ETC lane. A mobile station 605-1 is mounted on the vehicle 604. When the mobile station 605-1 enters the communication area 701, the mobile station 605-1 starts communication with the communication antenna 101.

７０４は隣接する車線を走行する車両を示す。車両７０４には移動局６０５−２を搭載している。移動局６０５−２は、ＥＴＣ車線以外を走行するため、通信アンテナ１０１との通信を行うべきものではないが、車両６０４等による電波反射によって通信を行ってしまう場合がある。このような場合でも、到来角検出アンテナによって移動局６０５−２から送信される電波の到来方向を検出することで当該移動局が通信領域７０１の中にあるか外にあるか判別することが可能である。   Reference numeral 704 denotes a vehicle traveling in an adjacent lane. A mobile station 605-2 is mounted on the vehicle 704. Since the mobile station 605-2 travels outside the ETC lane, the mobile station 605-2 should not communicate with the communication antenna 101, but may communicate by radio wave reflection by the vehicle 604 or the like. Even in such a case, it is possible to determine whether the mobile station is inside or outside the communication area 701 by detecting the arrival direction of the radio wave transmitted from the mobile station 605-2 by the arrival angle detection antenna. It is.

しかし、到来角検出アンテナは、電波の到来角がボアサイトから離れるほど、検出精度が落ちるという特性を持つ。このため、到来角検出アンテナのボアサイト方向を、通信領域７０１内に向けた場合、隣接車線を移動する移動局６０５−２の方向を正確に検出できない可能性がある。筐体１０４内の角度調整部５０１−３により、到来角検出アンテナ
１０２−３を隣接車線側へ向け、このアンテナにより隣接車線側の検出精度を高めることが可能となる。更に、反対側の隣接車線に対しては、到来角検出アンテナ１０２−１を用いることで、反対側の隣接車線に対する到来角検出精度を高めることが可能となる。すなわち、角度調節部５０１−１，５０１−２，５０１−３を具備する事により、アンテナを取り付けた場所の環境に合わせて、到来角検出アンテナの角度を調整することにより、所望の隣接車線に対する到来角検出精度を高めることが可能となる。 However, the arrival angle detection antenna has a characteristic that the detection accuracy decreases as the arrival angle of the radio wave becomes farther from the boresight. For this reason, when the boresight direction of the arrival angle detection antenna is directed into the communication area 701, there is a possibility that the direction of the mobile station 605-2 moving in the adjacent lane cannot be detected accurately. The angle adjustment unit 501-3 in the housing 104 directs the arrival angle detection antenna 102-3 toward the adjacent lane, and this antenna can increase the detection accuracy on the adjacent lane. Furthermore, the arrival angle detection accuracy for the adjacent lane on the opposite side can be increased by using the arrival angle detection antenna 102-1 for the adjacent lane on the opposite side. That is, by providing the angle adjustment units 501-1, 501-2, and 501-3, the angle of the arrival angle detection antenna is adjusted according to the environment of the place where the antenna is attached, so that the desired adjacent lane is The arrival angle detection accuracy can be increased.

図７における到来角検出アンテナ１０２−１として、図８における２０２を採用し、図７における到来角検出アンテナ１０２−２として、図８における８０１の到来角検出アンテナを割り当てる。この場合は、２０２と８０１の到来角の平均を取るのではなく、例えば、２０２で検出した到来角が所定の値以上になったときには、８０１で検出した到来角を採用する。このようにすることにより、常に最良の精度で到来角を検出することが可能となる。   8 is adopted as the arrival angle detection antenna 102-1 in FIG. 7, and the arrival angle detection antenna 801 in FIG. 8 is assigned as the arrival angle detection antenna 102-2 in FIG. In this case, instead of taking the average of the arrival angles of 202 and 801, for example, when the arrival angle detected in 202 becomes a predetermined value or more, the arrival angle detected in 801 is adopted. By doing so, it is possible to always detect the angle of arrival with the best accuracy.

図１０には、２つの走行車線に対してフリーフローＥＴＣを実現した際におけるアンテナの設置例を示す。アンテナ装置は、ガントリ７０３に取り付けられ、走行車線の上方に設置される。アンテナ装置は、通信領域７０１に対し、その中心付近を向けた到来角検出アンテナ１０２−２と、通信領域の外側に向けた到来角検出アンテナ１０２−１および
１０２−３を備える。このように設置することにより、通信領域内を走行する移動局605−１もしくは６０５−２の位置を検出し、なおかつ、電波反射等で通信領域外に存在する移動局６０５−３からの電波の到来角を精度よく検出することが可能となる。その結果、通信領域外にある移動局６０５−３との通信は、途中で終了させることにより、誤った通行料金の徴収を防ぐことができる。 FIG. 10 shows an installation example of the antenna when the free flow ETC is realized for two traveling lanes. The antenna device is attached to the gantry 703 and installed above the traveling lane. The antenna device includes an arrival angle detection antenna 102-2 directed toward the center of the communication area 701 and arrival angle detection antennas 102-1 and 102-3 directed toward the outside of the communication area. By installing in this way, the position of the mobile station 605-1 or 605-2 traveling in the communication area is detected, and the radio wave from the mobile station 605-3 existing outside the communication area by radio wave reflection or the like is detected. The arrival angle can be detected with high accuracy. As a result, communication with the mobile station 605-3 outside the communication area can be stopped in the middle, thereby preventing erroneous collection of tolls.

以上の実施例ではＥＴＣを中心に説明してきたが、路車間通信アプリケーションとしては、ガソリンスタンドのサービス料金や駐車場利用料金などの自動収受，交通情報，道路情報，地域情報などの情報の双方向伝送、更には走行支援道路システムＡＨＳ(Advanced cruise-assist Highway Systems）に於ける安全運転支援情報の伝送などが考えられている。   In the above embodiment, ETC has been described mainly. However, as road-to-vehicle communication applications, automatic collection of service fees for parking stations, parking lot usage fees, etc., and interactive information such as traffic information, road information, and regional information. Transmission and further transmission of safe driving support information in a travel assistance road system AHS (Advanced cruise-assist Highway Systems) are considered.

以上によれば、電波の到来角検出アンテナと通信アンテナとを同一の筐体に納めることにより、取り付けが必要となるアンテナ装置が１つで済むので取り付けコストが大幅に削減できる。   According to the above, by placing the radio wave arrival angle detection antenna and the communication antenna in the same housing, only one antenna device needs to be mounted, so that the mounting cost can be greatly reduced.

また、到来角検出用アンテナの背面及び側面に遮蔽構造体を配置し、遮蔽構造物の内側の面を、電波吸収体で覆うことにより、到来角検出アンテナの側方及び後方からの回り込み電波を大幅に減衰させることができる。これによって、到来角検出特性を大幅に改善することが可能となる。   In addition, by arranging shielding structures on the back and side of the arrival angle detection antenna and covering the inner surface of the shielding structure with a radio wave absorber, sneak waves from the side and rear of the arrival angle detection antenna can be prevented. It can be greatly attenuated. This makes it possible to greatly improve the arrival angle detection characteristics.

また、アンテナ装置の使用状態において、双方のアンテナとも最適な状態となるように筐体内での各アンテナの取り付け角度を固定する機構を具備することにより、通信アンテナと到来角検出アンテナの双方を最適な向きに設置できる。   In addition, both the communication antenna and the arrival angle detection antenna are optimized by providing a mechanism for fixing the mounting angle of each antenna in the housing so that both antennas are in an optimal state when the antenna device is in use. Can be installed in any orientation.

また、筐体内の取り付け機構は、通信アンテナ及び到来角検知アンテナの双方若しくは片方の取り付け角度を調整する機構をもつことを特徴とする。   Further, the mounting mechanism in the housing is characterized by having a mechanism for adjusting the mounting angle of both or one of the communication antenna and the arrival angle detection antenna.

アンテナ装置を表す図である。It is a figure showing an antenna device. アンテナ装置を表す図である。It is a figure showing an antenna device. アンテナ装置を表す図である。It is a figure showing an antenna device. 遮蔽構造体の詳細を説明する図である。It is a figure explaining the detail of a shielding structure. アンテナ装置を表す図である。It is a figure showing an antenna device. アンテナ装置の使用方法を説明する図である。It is a figure explaining the usage method of an antenna device. アンテナ装置の使用方法を説明する図である。It is a figure explaining the usage method of an antenna device. アンテナ装置を表す図である。It is a figure showing an antenna device. 到来角判定部について説明する図である。It is a figure explaining an arrival angle determination part. フリーフローＥＴＣを実現した際におけるアンテナの設置例を表す図である。It is a figure showing the example of installation of the antenna at the time of implement | achieving free flow ETC. 複数の到来角検出アンテナを設けたアンテナ装置を表す図である。It is a figure showing the antenna apparatus which provided the several arrival angle detection antenna.

符号の説明Explanation of symbols

１００…アンテナ装置、１０１…通信アンテナ、１０２，１０２−１，１０２−２，
１０２−３，２０２，８０１，８０２…到来角検出アンテナ、１０３，２０３…アンテナ素子、１０４…筐体、３０１…遮蔽構造体、４０１…遮蔽板、４０２…電波吸収体、501，５０１−１，５０１−２，５０１−３…角度調整部、６０１…通信アンテナのボアサイト方向、６０２…到来角検出アンテナのボアサイト方向、６０３…通信アンテナの電波放射範囲、６０４，６０４−１，７０４…車両、６０５，６０５−１，６０５−２…移動局、７０１…通信領域、７０２…車線分離帯、７０３…ガントリ、９０１−１，９０１−２，９０１−３，９０１−４…到来角データ、９０３…到来角判定部、９０４…配置情報保持部。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Antenna apparatus, 101 ... Communication antenna, 102, 102-1, 102-2,
102-3, 202, 801, 802 ... Arrival angle detection antenna, 103, 203 ... Antenna element, 104 ... Housing, 301 ... Shielding structure, 401 ... Shielding plate, 402 ... Radio wave absorber, 501, 501-1 501-2, 501-3: Angle adjusting unit, 601: Boresight direction of communication antenna, 602: Boresight direction of arrival angle detection antenna, 603: Radio wave radiation range of communication antenna, 604, 604-1, 704 ... Vehicle 605, 605-1, 605-2, mobile station, 701, communication area, 702, lane separation band, 703, gantry, 901-1, 901-2, 901-3, 901-4, arrival angle data, 903 ... Arrival angle determination unit, 904 ... Arrangement information holding unit

Claims (7)

基地局に設置される移動体通信用のアンテナ装置において、
移動局からの電波を受信する、２つ以上のアンテナ素子が配列された到来角検出アンテナと、
移動局との無線通信を行う通信アンテナと、
を一の筐体内に備え、
前記到来角検出アンテナを電波吸収体でシールドしたことを特徴とするアンテナ装置。 In an antenna device for mobile communication installed in a base station,
An arrival angle detection antenna in which two or more antenna elements are arranged to receive radio waves from a mobile station;
A communication antenna for wireless communication with a mobile station;
In one housing,
An antenna apparatus, wherein the arrival angle detection antenna is shielded by a radio wave absorber. 基地局に設置される移動体通信用のアンテナ装置において、
移動局からの電波を受信する、２つ以上のアンテナ素子が配列された到来角検出アンテナと、
移動局との無線通信を行う通信アンテナと、
を一の筐体内に備え、
前記筐体内の各アンテナのうち、少なくとも一のアンテナの設置角度を変更可能にする機構を備えたことを特徴とするアンテナ装置。 In an antenna device for mobile communication installed in a base station,
An arrival angle detection antenna in which two or more antenna elements are arranged to receive radio waves from a mobile station;
A communication antenna for wireless communication with a mobile station;
In one housing,
An antenna device comprising: a mechanism that enables an installation angle of at least one of the antennas in the housing to be changed. 請求項１または２のアンテナ装置おいて、
前記到来角検出アンテナを複数備え、
一の到来角検出アンテナのアンテナ素子の配列方向と、少なくとも他の一の到来角検出アンテナのアンテナ素子の配列方向とが、互いに所定の角度以上をなしていることを特徴とするアンテナ装置。 In the antenna device according to claim 1 or 2,
A plurality of the arrival angle detection antennas,
An antenna device, wherein an arrangement direction of antenna elements of one arrival angle detection antenna and an arrangement direction of antenna elements of at least one other arrival angle detection antenna form a predetermined angle or more. 請求項３において、
前記到来角検出アンテナのボアサイト方向に対し、該到来角検出アンテナの電波受信面以外の５面を導体で作られた遮蔽板によって覆ったことを特徴とするアンテナ装置。 In claim 3,
An antenna device, wherein five surfaces other than the radio wave receiving surface of the arrival angle detection antenna are covered with a shielding plate made of a conductor with respect to the boresight direction of the arrival angle detection antenna. 請求項２において、
前記角度調整部は、前記通信アンテナによって形成される通信領域の外側を向くように固定できることを特徴とするアンテナ装置。 In claim 2,
The antenna apparatus according to claim 1, wherein the angle adjustment unit can be fixed so as to face an outside of a communication area formed by the communication antenna. 請求項１または２のアンテナ装置おいて、
前記到来角検出アンテナを三つ以上備え、
一の到来角検出アンテナのアンテナ素子の配列方向と、同方向のアンテナ素子の配列方向をもった到来角検出アンテナを少なくとも一つ以上備えていることを特徴とするアンテナ装置。 In the antenna device according to claim 1 or 2,
Three or more arrival angle detection antennas,
An antenna apparatus comprising at least one arrival angle detection antenna having an arrangement direction of antenna elements of one arrival angle detection antenna and an arrangement direction of antenna elements in the same direction. 上記請求項の何れかにおいて、
各到来角の配置情報を保持する配置保持部と、
該配置情報と、前記到来角検出アンテナで検出した複数の到来角データを用いて、到来角の推定値を求める到来角判定部と、
を備えたことを特徴とするアンテナ装置。
In any of the above claims,
An arrangement holding unit that holds arrangement information of each angle of arrival;
Using the arrangement information and a plurality of arrival angle data detected by the arrival angle detection antenna, an arrival angle determination unit for obtaining an estimated value of the arrival angle;
An antenna device comprising:
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