JP2008191012A - Communication system, on-vehicle device, vehicle and transmitter - Google Patents

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Hideaki Shironaga
英晃 白永
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a communication system capable of precisely specifying a travel position of the own vehicle and precisely obtaining a distance from a prescribed position ahead of the own vehicle in the travel direction, to provide an on-vehicle device and a transmitter making up the communication system and to provide a vehicle equipped with the in-vehicle device. <P>SOLUTION: When the on-vehicle device 20 determines that the own vehicle exists in an area A where a communication with an optical beacon 10 can be carried out, the position of the own vehicle in the area A is precisely specified, and the distance from a stop line P is precisely computed, based on positional information of the area A stored in the in-vehicle device 20, positional information of transmitters 30, 40, a distance between the upstream end of the area A and the stop line P, and an arrival time difference between respective signals transmitted by the transmitters 30, 40. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、道路を走行する車両の位置を高精度に特定することができる通信システム、該通信システムを構成する車載機及び送信機並びに該車載機を備える車両に関する。   The present invention relates to a communication system that can specify the position of a vehicle traveling on a road with high accuracy, an in-vehicle device and a transmitter that constitute the communication system, and a vehicle including the in-vehicle device.

従来、交差点内及びその付近での車両同士、あるいは車両と歩行者との交通事故を防止するために、交差点に設置された信号機の灯色の表示情報を交差点に向かって走行してくる車両に対して送信し、車両に搭載された車載機で表示情報を受信し、受信した表示情報に基づいて交差点の手前で安全に停止することができるか否か、あるいは、交差点を安全に通過することができるか否かを判定し、判定結果に応じて運転者に音声で注意を促すシステムがある。また、車載機で受信した信号機の表示情報に基づいて、交差点を安全に通過することができるか否かを判定し、判定結果に応じて車両のブレーキ制御を行う信号機連動式車両速度制御装置が提案されている(特許文献1参照)。
特許第2806801号公報
Conventionally, in order to prevent traffic accidents between vehicles in and around the intersection or between a vehicle and a pedestrian, the display information of the light color of the traffic light installed at the intersection is used for vehicles traveling toward the intersection. Whether the vehicle can be safely stopped before the intersection based on the received display information, or the vehicle can safely pass through the intersection. There is a system that determines whether or not the vehicle can be operated and alerts the driver with voice according to the determination result. In addition, a traffic light-linked vehicle speed control device that determines whether or not it is possible to safely pass an intersection based on the display information of the traffic signal received by the in-vehicle device and performs vehicle brake control according to the determination result is provided. It has been proposed (see Patent Document 1).
Japanese Patent No. 2806801

交差点手前で安全に車両を停止させる場合、交差点付近に設けられた停止線の手前で確実に車両を停止させる必要があり、車両から停止線までの距離を正確に把握しておく必要がある。しかしながら、特許文献1の装置にあっては、車両を減速させる制御が自動的に行われても車両から停止線までの距離が正確に判らないため、車両を停止線の手前で確実に停止させることは困難であり、オーバーランといった不具合を生じる恐れがある。このため、従来の技術では、車両を停止線の手前で確実に停止させて交差点における交通事故を未然に防止するには不十分な面があった。   When the vehicle is safely stopped before the intersection, it is necessary to stop the vehicle surely before the stop line provided near the intersection, and it is necessary to accurately grasp the distance from the vehicle to the stop line. However, in the apparatus of Patent Document 1, since the distance from the vehicle to the stop line cannot be accurately determined even when the vehicle is decelerated automatically, the vehicle is surely stopped before the stop line. This is difficult and may cause problems such as overrun. For this reason, in the conventional technology, there has been an inadequate aspect for preventing the traffic accident at the intersection by surely stopping the vehicle before the stop line.

一方、GPS(Global Positioning System)を用いたカーナビゲーションシステムの機能により自車の走行位置を検出し、地図データに基づいて交差点の位置を特定することによって、現在の走行位置から自車前方にある交差点手前の停止線の位置までの距離を算出することができる。しかし、GPS等による位置検出では、都市部においては建物又は車両などの影響により、十分な数のGPS等の電波を受信できないことが多く、誤差が大きくなるため、正確な運転支援を行うことが困難であった。   On the other hand, a vehicle navigation system function using GPS (Global Positioning System) detects the traveling position of the host vehicle and identifies the position of the intersection based on the map data, so that the vehicle is ahead of the host vehicle from the current traveling position. The distance to the position of the stop line before the intersection can be calculated. However, in position detection by GPS or the like, a sufficient number of radio waves such as GPS cannot often be received due to the influence of buildings or vehicles in urban areas, and errors become large, so accurate driving support can be performed. It was difficult.

本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであり、自車の走行位置を精度良く特定することができ、自車の進行方向前方の所定位置までの距離を精度良く求めることができる通信システム、該通信システムを構成する車載機及び送信機並びに該車載機を備える車両を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and can accurately identify the traveling position of the host vehicle and accurately determine the distance to a predetermined position ahead of the traveling direction of the host vehicle. It is an object of the present invention to provide a system, an in-vehicle device and a transmitter constituting the communication system, and a vehicle including the in-vehicle device.

第1発明に係る通信システムは、同一周期であって互いに同期した信号を送信する複数の送信機と、該送信機が送信した信号を受信する車載機とを備える通信システムであって、前記車載機は、道路上の所定の領域及び前記複数の送信機の位置情報を記憶する手段と、自車が前記領域内に存在するか否かを判定する判定手段と、前記複数の送信機が送信した各信号の到達時間差を取得する時間差取得手段と、前記判定手段で自車が前記領域内に存在すると判定した場合、前記時間差取得手段で取得した到達時間差及び前記位置情報に基づいて自車位置を特定する特定手段とを備えることを特徴とする。   A communication system according to a first aspect of the present invention is a communication system comprising a plurality of transmitters that transmit signals synchronized with each other in the same cycle, and an in-vehicle device that receives signals transmitted by the transmitter. A unit that stores a predetermined area on the road and position information of the plurality of transmitters, a determination unit that determines whether or not the vehicle exists in the area, and the plurality of transmitters transmit The time difference acquisition means for acquiring the arrival time difference of each signal, and the vehicle position based on the arrival time difference acquired by the time difference acquisition means and the position information when the determination means determines that the vehicle is in the area And a specifying means for specifying.

第2発明に係る通信システムは、第1発明において、車載機に対して所定の情報を送信する光ビーコンを備え、前記判定手段は、前記光ビーコンから所定の情報を受信した場合、自車が前記領域内に存在すると判定するように構成してあることを特徴とする。   A communication system according to a second aspect of the present invention includes, in the first aspect of the present invention, an optical beacon that transmits predetermined information to the vehicle-mounted device, and when the determination unit receives the predetermined information from the optical beacon, It is configured to determine that it exists in the area.

第3発明に係る通信システムは、第1発明又は第2発明において、前記特定手段は、前記領域内の所定の第1地点に対する位置を特定するように構成してあり、前記第1地点と前記領域よりも車両の進行方向下流側にある所定の第2地点との間の道路形状に関する道路形状情報を取得する道路形状情報取得手段と、該道路形状情報取得手段で取得した道路形状情報及び前記特定手段で特定した位置に基づいて、前記第2地点までの距離を算出する算出手段とを備えることを特徴とする。   The communication system according to a third aspect of the present invention is the communication system according to the first or second aspect, wherein the specifying means is configured to specify a position with respect to a predetermined first point in the area, Road shape information acquisition means for acquiring road shape information relating to a road shape between a predetermined second point on the downstream side of the traveling direction of the vehicle from the region, road shape information acquired by the road shape information acquisition means, and And calculating means for calculating a distance to the second point based on the position specified by the specifying means.

第4発明に係る通信システムは、第3発明において、前記道路形状情報は、前記第1地点と第2地点との間の道路を1又は複数の区間に分割した各区間についての距離、勾配及び曲率のうち少なくとも1つを含むことを特徴とする。   In a communication system according to a fourth aspect based on the third aspect, the road shape information includes a distance, a gradient, and a gradient for each section obtained by dividing the road between the first point and the second point into one or a plurality of sections. It includes at least one of curvatures.

第5発明に係る通信システムは、第3発明又は第4発明において、前記複数の送信機及び光ビーコンのうち少なくとも1つは、前記道路形状情報を車載機へ送信する送信手段を備えることを特徴とする。   A communication system according to a fifth invention is characterized in that, in the third or fourth invention, at least one of the plurality of transmitters and optical beacons comprises a transmission means for transmitting the road shape information to the vehicle-mounted device. And

第6発明に係る通信システムは、第1発明乃至第5発明のいずれかにおいて、前記車載機は、搭載位置の高さ情報を記憶する記憶手段を備え、前記特定手段は、前記高さ情報に基づいて自車位置を特定するように構成してあることを特徴とする。   A communication system according to a sixth invention is the communication system according to any one of the first to fifth inventions, wherein the in-vehicle device includes a storage unit that stores height information of a mounting position, and the specifying unit includes the height information. Based on this, the vehicle position is specified.

第7発明に係る通信システムは、第1発明乃至第6発明のいずれかにおいて、前記複数の送信機は、信号を変調する変調手段を備え、該変調手段で変調した信号を送信するように構成してあり、前記車載機は、受信した信号を復調する復調手段を備え、前記時間差取得手段は、前記復調手段で復調した信号に基づいて、各信号の到達時間差を取得するように構成してあることを特徴とする。   A communication system according to a seventh aspect of the present invention is the communication system according to any one of the first to sixth aspects of the present invention, wherein the plurality of transmitters are provided with modulation means for modulating a signal and transmit the signal modulated by the modulation means. The vehicle-mounted device includes a demodulating unit that demodulates the received signal, and the time difference obtaining unit is configured to obtain the arrival time difference of each signal based on the signal demodulated by the demodulating unit. It is characterized by being.

第8発明に係る通信システムは、第1発明乃至第6発明のいずれかにおいて、前記複数の送信機は、信号を直交周波数多重方式の搬送波に割り当てる割当手段を備え、該割当手段で信号が割り当てられた搬送波を送信するように構成してあり、前記車載機は、前記搬送波を受信する受信手段を備え、前記時間差取得手段は、受信した搬送波に基づいて、各信号の到達時間差を取得するように構成してあることを特徴とする。   A communication system according to an eighth aspect of the present invention is the communication system according to any one of the first to sixth aspects, wherein the plurality of transmitters include allocation means for allocating signals to orthogonal frequency multiplexing carrier waves, and the allocation means allocates signals. The vehicle-mounted device includes a receiving unit that receives the carrier wave, and the time difference acquisition unit acquires the arrival time difference of each signal based on the received carrier wave. It is comprised by these.

第9発明に係る通信システムは、第7発明又は第8発明において、前記複数の送信機は、立ち上がりを有する信号を所定の間隔で送信するように構成してあり、前記時間差取得手段は、受信した各信号の立ち上がり時点に基づいて、各信号の到達時間差を取得するように構成してあることを特徴とする。   A communication system according to a ninth invention is the communication system according to the seventh or eighth invention, wherein the plurality of transmitters are configured to transmit signals having rising edges at predetermined intervals, and the time difference obtaining means Based on the rising time of each signal, the arrival time difference between the signals is obtained.

第10発明に係る通信システムは、第1発明乃至第6発明のいずれかにおいて、前記複数の送信機は、交番波形の信号を送信するように構成してあり、前記時間差取得手段は、受信した各信号の位相差に基づいて、各信号の到達時間差を取得するように構成してあることを特徴とする。   A communication system according to a tenth aspect of the present invention is the communication system according to any one of the first to sixth aspects, wherein the plurality of transmitters are configured to transmit a signal having an alternating waveform, and the time difference acquisition unit receives A feature is that the arrival time difference of each signal is acquired based on the phase difference of each signal.

第11発明に係る通信システムは、第10発明において、前記複数の送信機は、信号を変調する変調手段を備え、該変調手段で変調した信号を送信するように構成してあり、前記車載機は、受信した信号を復調する復調手段を備え、前記時間差取得手段は、前記復調手段で復調した各信号の位相差に基づいて、各信号の到達時間差を取得するように構成してあることを特徴とする。   A communication system according to an eleventh aspect of the present invention is the communication system according to the tenth aspect, wherein the plurality of transmitters include modulation means for modulating a signal, and are configured to transmit a signal modulated by the modulation means. Comprises demodulation means for demodulating the received signal, and the time difference acquisition means is configured to acquire the arrival time difference of each signal based on the phase difference of each signal demodulated by the demodulation means. Features.

第12発明に係る通信システムは、第1発明乃至第6発明のいずれかにおいて、一の送信機は、信号の送信時点より所定時間だけ早い時点で同期用信号を他の送信機へ送信するように構成してあり、前記他の送信機は、前記同期用信号を受信した時点及び前記一の送信機までの距離に基づいて前記同期用信号が送信された時点を特定する特定手段と、該特定手段で特定した時点及び前記所定時間に基づいて、信号を送信する時点を決定する決定手段を備えることを特徴とする。   In a communication system according to a twelfth aspect of the present invention, in any one of the first to sixth aspects, the one transmitter transmits the synchronization signal to another transmitter at a time earlier than the signal transmission time by a predetermined time. The other transmitter is configured to specify a time point when the synchronization signal is transmitted based on a time point when the synchronization signal is received and a distance to the one transmitter, and It is characterized by comprising determining means for determining a signal transmission time based on the time specified by the specifying means and the predetermined time.

第13発明に係る通信システムは、第1発明乃至第6発明のいずれかにおいて、所定の同期信号を送信する同期用送信機を備え、前記複数の送信機は、前記同期用送信機が送信した同期用信号を受信する受信手段と、受信した同期用信号及び前記同期用送信機までの距離に基づいて、信号を送信する時点を決定する決定手段とを備えることを特徴とする。   A communication system according to a thirteenth aspect of the present invention is the communication system according to any one of the first to sixth aspects, further comprising a synchronization transmitter that transmits a predetermined synchronization signal, wherein the plurality of transmitters are transmitted by the synchronization transmitter. Receiving means for receiving a synchronizing signal, and determining means for determining a time point for transmitting a signal based on the received synchronizing signal and the distance to the synchronizing transmitter.

第14発明に係る通信システムは、第1発明乃至第6発明のいずれかにおいて、前記送信機は、所定の周期の基準周期信号を生成する生成手段と、該生成手段で生成した基準周期信号に基づいて、信号の周期を決定する決定手段とを備えることを特徴とする。   A communication system according to a fourteenth aspect of the present invention is the communication system according to any one of the first to sixth aspects, wherein the transmitter generates a reference period signal having a predetermined period, and a reference period signal generated by the generation means. And determining means for determining the period of the signal.

第15発明に係る通信システムは、第14発明において、一の送信機は、信号を他の送信機へ無線又は有線で送信するように構成してあり、前記他の送信機は、受信した信号に基づいて、前記生成手段で生成する基準周期信号の周期を調整する調整手段を備え、前記決定手段は、前記調整手段で周期が調整された基準周期信号に基づいて、信号の周期を決定するように構成してあることを特徴とする。   A communication system according to a fifteenth aspect of the present invention is the communication system according to the fourteenth aspect, wherein one transmitter is configured to transmit a signal to another transmitter wirelessly or by wire, and the other transmitter receives the received signal. And adjusting means for adjusting the period of the reference periodic signal generated by the generating means, and the determining means determines the period of the signal based on the reference periodic signal whose period is adjusted by the adjusting means. It is configured as described above.

第16発明に係る通信システムは、第14発明において、所定周期の周期調整信号を送信する周期調整用送信機を備え、前記送信機は、前記周期調整用送信機が送信した周期調整信号を受信する受信手段と、受信した周期調整信号に基づいて、前記生成手段で生成する基準周期信号の周期を調整する調整手段を備え、前記決定手段は、前記調整手段で周期が調整された基準周期信号に基づいて、信号の周期を決定するように構成してあることを特徴とする。   A communication system according to a sixteenth aspect of the present invention is the communication system according to the fourteenth aspect, further comprising a period adjustment transmitter that transmits a period adjustment signal having a predetermined period, wherein the transmitter receives the period adjustment signal transmitted by the period adjustment transmitter. Receiving means, and adjusting means for adjusting the period of the reference periodic signal generated by the generating means based on the received period adjusting signal, and the determining means is a reference periodic signal whose period is adjusted by the adjusting means Based on the above, the period of the signal is determined.

第17発明に係る通信システムは、第1発明乃至第6発明のいずれかにおいて、前記送信機は、GNSS衛星が送信した信号を受信する受信手段と、受信した信号に基づいて、信号の周期を決定する決定手段とを備えることを特徴とする。   The communication system according to a seventeenth aspect of the present invention is the communication system according to any one of the first to sixth aspects, wherein the transmitter is configured to receive a signal transmitted from the GNSS satellite and to set a signal cycle based on the received signal. Determining means for determining.

第18発明に係る車載機は、同一周期であって互いに同期した信号を受信する車載機であって、道路上の所定の領域及び複数の送信機の位置情報を記憶する手段と、自車が前記領域内に存在するか否かを判定する判定手段と、前記複数の送信機が送信した各信号の到達時間差を取得する時間差取得手段と、前記判定手段で自車が前記領域内に存在すると判定した場合、前記時間差取得手段で取得した到達時間差及び前記位置情報に基づいて自車位置を特定する特定手段とを備えることを特徴とする。   An in-vehicle device according to an eighteenth aspect of the present invention is an in-vehicle device that receives signals synchronized with each other in the same cycle, and means for storing a predetermined area on a road and position information of a plurality of transmitters, Determining means for determining whether or not the vehicle is in the area, time difference acquiring means for acquiring the arrival time difference between the signals transmitted by the plurality of transmitters, and the vehicle being present in the area by the determining means. When it is determined, the vehicle includes a specifying unit that specifies the vehicle position based on the arrival time difference acquired by the time difference acquisition unit and the position information.

第19発明に係る車両は、前述の発明に係る車載機を備えることを特徴とする。   A vehicle according to a nineteenth aspect includes the on-vehicle device according to the above-described invention.

第20発明に係る送信機は、お互いに同期した信号を送信する送信機であって、他の送信機から信号の送信時点より所定時間だけ早い時点に送信された同期用信号を受信する受信手段と、該受信手段で同期用信号を受信した時点及び前記他の送信機までの距離に基づいて前記同期用信号が送信された時点を特定する特定手段と、該特定手段で特定した時点及び前記所定時間に基づいて、信号を送信する時点を決定する決定手段とを備えることを特徴とする。   A transmitter according to a twentieth aspect of the invention is a transmitter for transmitting signals synchronized with each other, and receiving means for receiving a synchronization signal transmitted from another transmitter at a time earlier than a signal transmission time by a predetermined time. And specifying means for specifying the time when the synchronization signal is transmitted based on the time when the receiving means receives the synchronization signal and the distance to the other transmitter, the time specified by the specifying means, and the And determining means for determining a time point at which the signal is transmitted based on a predetermined time.

第1発明、第18発明及び第19発明にあっては、道路を走行する車両に搭載された車載機で自車が道路上の所定の領域に存在するか否かを判定する。道路上の所定の領域は、例えば、光ビーコン、電波ビーコン、DSRC(Dedicated Short Range Communication:狭域通信)などの路側装置と車両との道路上の通信領域とすることができる。車載機は、自車が所定の領域に存在すると判定した場合、同一周期であって互いに同期した信号を送信する複数(例えば、2つ)の送信機が送信した信号を受信し、受信した各信号の到達時間差を取得する。車載機は、取得した到達時間差に基づいて、自車と一方の送信機との間の距離と、自車と他方の送信機との間の距離との距離差を求める。この場合、自車は、2つの送信機の位置を焦点とし、距離差が一定となる双曲線上に存在する。車載機は、予め記憶した送信機の位置情報に基づいて双曲線の焦点の位置を特定し、さらに所定の領域の位置情報に基づいて、所定の領域にある双曲線上の位置を自車の位置として特定する。これにより、自車の走行位置を精度良く特定することができる。なお、位置情報は、例えば、地図データベース等から取得して記憶してもよく、あるいは、路側装置から受信して記憶するようにしてもよい。   In the first invention, the eighteenth invention, and the nineteenth invention, it is determined whether or not the own vehicle exists in a predetermined area on the road by an in-vehicle device mounted on the vehicle traveling on the road. The predetermined area on the road can be, for example, a communication area on the road between a roadside device such as an optical beacon, a radio beacon, and a DSRC (Dedicated Short Range Communication) and a vehicle. When it is determined that the vehicle is in a predetermined area, the in-vehicle device receives signals transmitted by a plurality of (for example, two) transmitters that transmit signals synchronized with each other in the same cycle, and each received Get the arrival time difference of signals. The in-vehicle device obtains a distance difference between the distance between the own vehicle and one transmitter and the distance between the own vehicle and the other transmitter based on the acquired arrival time difference. In this case, the own vehicle exists on a hyperbola where the position of the two transmitters is the focal point and the distance difference is constant. The in-vehicle device identifies the position of the hyperbolic focus based on the pre-stored transmitter position information, and further uses the position on the hyperbola in the predetermined region as the vehicle position based on the position information of the predetermined region. Identify. Thereby, the traveling position of the own vehicle can be specified with high accuracy. The position information may be acquired and stored from, for example, a map database, or may be received from a roadside device and stored.

第2発明にあっては、車載機は、光ビーコンから所定の情報を受信した場合、自車が所定の領域内に存在すると判定する。例えば、光ビーコンの投受光器から送信されるダウンリンク情報を車載機で受信した場合、車載機は、自車の車両IDを含むアップリンク情報を投受光器に対して送信する。光ビーコンは、車載機からアップリンク情報を受信した場合、受信した前記アップリンク情報に含まれる車両IDを格納した車線通知情報を含む所定のダウンリンク情報を車載機へ送信し、車載機は、所定のダウンリンク情報を受信した時点で、自車が所定の領域内(前記光ビーコンの通信領域内)に存在すると判定することができる。また、前記所定のダウンリンク情報に含まれる車線通知情報は、自車の車両IDに車線番号が対応付けられた形式で構成されているため、車載機は、対応付けられた前記車線番号を自車の走行車線として認識することができる。すなわち、光ビーコンを用いることにより、所定の領域を道路上のほぼ1車線分の狭い範囲に限定することができ、自車の位置を一層高精度で特定することができる。   In the second invention, the in-vehicle device determines that the own vehicle exists in the predetermined area when the predetermined information is received from the optical beacon. For example, when the in-vehicle device receives downlink information transmitted from the projector / receiver of the optical beacon, the in-vehicle device transmits uplink information including the vehicle ID of the own vehicle to the projector / receiver. When the optical beacon receives uplink information from the in-vehicle device, the optical beacon transmits predetermined downlink information including the lane notification information storing the vehicle ID included in the received uplink information to the in-vehicle device. When the predetermined downlink information is received, it can be determined that the vehicle is present in a predetermined area (in the communication area of the optical beacon). In addition, since the lane notification information included in the predetermined downlink information is configured in a format in which the lane number is associated with the vehicle ID of the own vehicle, the in-vehicle device automatically identifies the associated lane number. It can be recognized as a driving lane of a car. That is, by using an optical beacon, a predetermined area can be limited to a narrow range of almost one lane on the road, and the position of the own vehicle can be specified with higher accuracy.

第3発明にあっては、所定の領域内の所定の第1地点の位置情報を記憶しておき、車載機は、自車の位置を第1地点に対する位置(例えば、第1地点からの距離L2)として特定する。第1地点としては、例えば、所定の領域の車両進行方向最も上流側の地点(上流端)とすることができる。車載機は、第1地点と前記領域よりも車両の進行方向下流側にある所定の第2地点(例えば、交差点手前の停止線)との間の道路形状に関する道路形状情報(例えば、距離L1)を取得する。車載機は、取得した道路形状情報(例えば、距離L1)及び特定した位置(第1地点からの距離L2)に基づいて、第2地点までの距離L1−L2を算出する。これにより、自車の進行方向前方の所定位置までの距離を精度良く求めることができる。   In the third invention, the position information of the predetermined first point in the predetermined region is stored, and the in-vehicle device sets the position of the own vehicle to the position relative to the first point (for example, the distance from the first point). L2). As a 1st point, it can be set as the point (upstream end) of the upstream of the vehicle advancing direction of a predetermined | prescribed area | region, for example. The in-vehicle device is road shape information (for example, distance L1) regarding the road shape between the first point and a predetermined second point (for example, a stop line before the intersection) that is downstream of the region in the traveling direction of the vehicle. To get. The vehicle-mounted device calculates a distance L1-L2 to the second point based on the acquired road shape information (for example, distance L1) and the specified position (distance L2 from the first point). Thereby, the distance to the predetermined position ahead of the traveling direction of the own vehicle can be obtained with high accuracy.

第4発明にあっては、道路形状情報は、第1地点と第2地点との間の道路を1又は複数の区間に分割した各区間についての距離、勾配及び曲率のうち少なくとも1つを含む。これにより、第1地点と第2地点との間の道路形状に拘わらず、第1地点と第2地点との間の距離を取得することができる。   In the fourth invention, the road shape information includes at least one of a distance, a gradient, and a curvature for each section obtained by dividing the road between the first point and the second point into one or a plurality of sections. . Thereby, regardless of the road shape between the first point and the second point, the distance between the first point and the second point can be acquired.

第5発明にあっては、複数の送信機及び光ビーコンのうち少なくとも1つは、道路形状情報を車載機へ送信する。これにより、車載機で予め道路形状情報を記憶しておく必要がなく、所要の交差点手前を走行する都度、例えば、自車から前方の停止線までの距離を算出するのに必要な道路形状情報を取得することができる。   In the fifth invention, at least one of the plurality of transmitters and optical beacons transmits the road shape information to the in-vehicle device. As a result, it is not necessary to store road shape information in advance in the vehicle-mounted device, and for example, road shape information necessary to calculate the distance from the vehicle to the front stop line every time it travels before the required intersection. Can be obtained.

第6発明にあっては、車載機は、車両に搭載する際の搭載位置の高さ情報を記憶してあり、記憶した高さ情報に基づいて自車位置を特定する。2つの送信機から受信した各信号の到達時間差(距離差に相当)に基づいて、自車の位置を、2つの送信機の位置を焦点とし、距離差が一定となる双曲線上に特定する際に、車載機の路面からの高さとして一定の値を用いる場合に比べて、車両毎に異なる車載機の高さを用いることができ、より精度良く双曲線を特定することができ、自車の位置を一層高精度に特定することができる。   In the sixth invention, the in-vehicle device stores the height information of the mounting position when mounted on the vehicle, and specifies the own vehicle position based on the stored height information. Based on the arrival time difference (corresponding to the distance difference) of each signal received from the two transmitters, when the position of the own vehicle is specified on a hyperbola where the distance between the two transmitters is the focus and the distance difference is constant In addition, compared to the case where a constant value is used as the height from the road surface of the vehicle-mounted device, the height of the vehicle-mounted device that is different for each vehicle can be used, and the hyperbola can be identified more accurately. The position can be specified with higher accuracy.

第7発明にあっては、複数の送信機は、変調した信号を車載機へ送信し、車載機は、受信した信号を復調し、復調後の信号に基づいて、各信号の到達時間差を取得する。例えば、周波数が10kHz程度の信号を数百MHz程度の搬送波で変調することができる。所要の周波数帯の搬送波を用いることにより、電波の所要の周波数帯を用いて信号を送受信することができる。   In the seventh invention, the plurality of transmitters transmit the modulated signal to the in-vehicle device, and the in-vehicle device demodulates the received signal and obtains the arrival time difference of each signal based on the demodulated signal. To do. For example, a signal having a frequency of about 10 kHz can be modulated with a carrier wave of about several hundred MHz. By using a carrier wave in a required frequency band, signals can be transmitted and received using the required frequency band of radio waves.

第8発明にあっては、複数の送信機は、信号を直交周波数多重方式の搬送波に割り当て、信号を割り当てた搬送波を送信する。例えば、送信する信号に逆フーリエ変換して周波数の異なる少なくとも1つのサブキャリア(搬送波)に変換し、変換した信号をDA変換して送信機から車載機に対して送信する。車載機は、送信された搬送波をAD変換し、変換後の信号同士をパターンマッチングすることで各信号の到達時間差を取得する。直交周波数多重方式を用いることにより、他の帯域における通信との干渉を少なくしつつ周波数帯の利用効率を向上させることができる。   In the eighth invention, the plurality of transmitters allocate the signals to orthogonal frequency multiplexing carrier waves and transmit the carrier waves to which the signals are assigned. For example, the signal to be transmitted is subjected to inverse Fourier transform and converted to at least one subcarrier (carrier wave) having a different frequency, and the converted signal is DA-converted and transmitted from the transmitter to the vehicle-mounted device. The vehicle-mounted device performs AD conversion on the transmitted carrier wave, and obtains the arrival time difference between the signals by pattern matching between the converted signals. By using the orthogonal frequency multiplexing method, it is possible to improve frequency band utilization efficiency while reducing interference with communication in other bands.

第9発明にあっては、複数の送信機は、立ち上がりを有する信号を所定の間隔T1で送信する。所定の間隔T1は、例えば、送信機から送信された信号が車載機で受信されるまでに要する最大時間T2と、マルチパスによる遅延波が直接波に影響を与える時間T3との合計値より長くする。車載機は、複数の送信機が送信した各信号の立ち上がり時点の時間差に基づいて、到達時間差を取得する。これにより、信号の立ち上がり部分がマルチパスによる影響を受けることがなく、精度良く到達時間差を取得することができる。   In the ninth invention, the plurality of transmitters transmit signals having rising edges at a predetermined interval T1. The predetermined interval T1 is, for example, longer than the total value of the maximum time T2 required until the signal transmitted from the transmitter is received by the in-vehicle device and the time T3 when the delayed wave due to multipath affects the direct wave. To do. The in-vehicle device acquires the arrival time difference based on the time difference at the rising point of each signal transmitted by the plurality of transmitters. Thereby, the rising portion of the signal is not affected by the multipath, and the arrival time difference can be obtained with high accuracy.

第10発明にあっては、複数の送信機は、交番波形(例えば、正弦波形)の信号を送信し、車載機は、受信した信号の位相差に基づいて、各信号の到達時間差を取得する。例えば、2つの送信機から正弦波状の信号を送信し、車載機で受信した各信号の位相差を位相検出器で検出することができ、簡便な構成で到達時間差を取得することができる。   In the tenth invention, the plurality of transmitters transmit a signal having an alternating waveform (for example, a sine waveform), and the vehicle-mounted device acquires the arrival time difference of each signal based on the phase difference of the received signal. . For example, a sinusoidal signal can be transmitted from two transmitters, and the phase difference between the signals received by the vehicle-mounted device can be detected by the phase detector, and the arrival time difference can be obtained with a simple configuration.

第11発明にあっては、複数の送信機は、正弦波状の信号(例えば、周波数が10kHz)で搬送波(例えば、周波数が数百MHz)を変調(例えば、周波数変調)し、変調後の信号を送信する。車載機は、受信した搬送波を復調して元の信号を取り出し、各信号の位相差に基づいて、到達時間差を取得する。各信号の位相差を位相検出器で検出することができ、簡便な構成で到達時間差を取得することができる。   In the eleventh aspect, the plurality of transmitters modulate (eg, frequency modulate) a carrier wave (eg, frequency is several hundred MHz) with a sinusoidal signal (eg, frequency is 10 kHz), and the modulated signal Send. The in-vehicle device demodulates the received carrier wave, extracts the original signal, and acquires the arrival time difference based on the phase difference of each signal. The phase difference of each signal can be detected by the phase detector, and the arrival time difference can be acquired with a simple configuration.

第12発明及び第20発明にあっては、一の送信機は、信号の送信時点より所定時間T4だけ早い時点t1で同期用信号を他の送信機へ送信する。他の送信機は、同期用信号を受信した時点t2及び一の送信機までの距離に基づいて同期用信号が送信された時点t1を特定する。ここで、時刻t1から時刻t2までの時間差をT5とする。他の送信機は、同期信号を受信した時点t2から時間T6(T6=T4−T5)経過の時点を、信号を送信する時点として決定する。これにより、複数の送信機で送信する信号を精度良く同期させることができる。   In the twelfth and twentieth inventions, one transmitter transmits a synchronization signal to another transmitter at a time t1 that is earlier than the signal transmission time by a predetermined time T4. The other transmitters specify the time t1 when the synchronization signal is transmitted based on the time t2 when the synchronization signal is received and the distance to the one transmitter. Here, the time difference from time t1 to time t2 is T5. The other transmitters determine the time when the time T6 (T6 = T4−T5) has elapsed from the time t2 when the synchronization signal is received as the time when the signal is transmitted. As a result, signals transmitted by a plurality of transmitters can be accurately synchronized.

第13発明にあっては、同期用送信機は、所定の同期信号を複数の送信機へ送信する。複数の送信機それぞれは、同期信号を受信し、同期信号を受信した時点及び同期用送信機までの距離に基づいて、同期信号が送信された時点を特定し、特定した時点から所要の時間経過時点を信号の送信時点として決定する。これにより、複数の送信機で送信する信号を精度良く同期させることができる。   In the thirteenth aspect, the synchronization transmitter transmits a predetermined synchronization signal to a plurality of transmitters. Each of the plurality of transmitters receives the synchronization signal, identifies the time when the synchronization signal is transmitted based on the time when the synchronization signal is received and the distance to the synchronization transmitter, and the required time elapses from the identified time The time is determined as the signal transmission time. As a result, signals transmitted by a plurality of transmitters can be accurately synchronized.

第14発明にあっては、各送信機は、所定の周期の基準周期信号(例えば、水晶発振器による基準クロック信号)を生成し、生成した基準周期信号に基づいて、信号の周期を決定する。各送信機が送信する信号を基準周期信号に基づいて決定するため、送信機は、お互いに同一周期の信号を送信することができる。   In the fourteenth aspect, each transmitter generates a reference period signal having a predetermined period (for example, a reference clock signal from a crystal oscillator), and determines the period of the signal based on the generated reference period signal. Since the signal transmitted by each transmitter is determined based on the reference periodic signal, the transmitters can transmit signals having the same period to each other.

第15発明にあっては、一の送信機は、信号を他の送信機へ無線又は有線で送信する。他の送信機は、受信した信号に基づいて、基準周期信号の周期(周波数)を調整し、周期が調整された基準周期信号に基づいて、信号の周期を決定する。これにより、基準周期信号の周期が、何らかの理由(例えば、経年変化)で初期の値から変化した場合であっても、一方の送信機が送信する信号の周期に応じて、他方の送信機の基準周期信号の周期を調整し、他方の送信機は、一方の信号の周期と同一周期の信号を送信することができる。これにより、各送信機で送信する信号の周期を同一にすることができる。   In the fifteenth invention, one transmitter transmits a signal to another transmitter wirelessly or by wire. The other transmitter adjusts the period (frequency) of the reference periodic signal based on the received signal, and determines the period of the signal based on the reference periodic signal whose period has been adjusted. Thereby, even if the period of the reference periodic signal changes from the initial value for some reason (for example, secular change), depending on the period of the signal transmitted by one transmitter, The period of the reference period signal is adjusted, and the other transmitter can transmit a signal having the same period as the period of one signal. Thereby, the period of the signal transmitted by each transmitter can be made the same.

第16発明にあっては、周期調整用送信機は、所定周期(周波数)の周期調整信号を各送信機へ送信する。各送信機は、周期調整信号を受信し、受信した周期調整信号に基づいて、基準周期信号の周期(周波数)を調整する。各送信機は、調整した基準周期信号に基づいて、信号の周期を決定する。これにより、各送信機で送信する信号の周期を同一にすることができる。   In the sixteenth aspect, the cycle adjustment transmitter transmits a cycle adjustment signal having a predetermined cycle (frequency) to each transmitter. Each transmitter receives the period adjustment signal, and adjusts the period (frequency) of the reference period signal based on the received period adjustment signal. Each transmitter determines the period of the signal based on the adjusted reference period signal. Thereby, the period of the signal transmitted by each transmitter can be made the same.

第17発明にあっては、各送信機は、GNSS(Global Navigation Satellite System)衛星が送信した信号(例えば、約10MHzの基準発振周波数の信号)を受信し、受信した信号に基づいて、信号の周期を決定する。これにより、各送信機で送信する信号の周期を同一にすることができる。   In the seventeenth invention, each transmitter receives a signal (for example, a signal having a reference oscillation frequency of about 10 MHz) transmitted by a GNSS (Global Navigation Satellite System) satellite, and based on the received signal, Determine the period. Thereby, the period of the signal transmitted by each transmitter can be made the same.

本発明にあっては、自車の走行位置を精度良く特定することができ、自車の進行方向前方の所定位置までの距離を精度良く求めることができる。   In the present invention, the traveling position of the own vehicle can be specified with high accuracy, and the distance to a predetermined position ahead of the traveling direction of the own vehicle can be obtained with high accuracy.

実施の形態1
以下、本発明を実施の形態を示す図面に基づいて説明する。図1は本発明に係る通信システムの概要を示す模式図である。本発明に係る通信システムは、特に、路車間通信システムとして実現することができ、光ビーコン10、車両に搭載された車載機20、道路付近の所定の位置に設置され、同一周期であって互いに同期した信号を送信する送信機30、40などを備えている。
Embodiment 1
Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings illustrating embodiments. FIG. 1 is a schematic diagram showing an outline of a communication system according to the present invention. The communication system according to the present invention can be realized in particular as a road-to-vehicle communication system, and is installed at a predetermined position near an optical beacon 10, an in-vehicle device 20 mounted on a vehicle, and a road, and has the same period and each other. Transmitters 30 and 40 that transmit synchronized signals are provided.

光ビーコン10は、投受光器を備えた通信部11を通じて、道路上の所定の領域Aにおいて、車載機20と通信可能に設置してある。また、領域Aの車両進行方向下流側には、停止線Pを設けている。   The optical beacon 10 is installed so as to be communicable with the in-vehicle device 20 in a predetermined area A on the road through the communication unit 11 having a projector / receiver. A stop line P is provided on the downstream side of the region A in the vehicle traveling direction.

本発明に係る通信システムは、車載機20で自車が光ビーコン10との通信可能な領域Aに存在すると判定した場合、送信機30、40から送信された信号の到達時間差に基づいて、自車の送信機30、40との位置関係、すなわち、領域Aにおける自車の位置を高精度に特定するとともに、停止線Pまでの位置(距離)を高精度に算出するものである。なお、図1において、道路は1車線のみ示しているが、道路の車線数は1車線に限定されるものではなく、各車線に対して光ビーコン10の投受光器を配置することにより、複数の車線を有する道路であっても、本発明を適用することができる。以下詳細に説明する。   When the in-vehicle device 20 determines that the vehicle is in the area A in which communication with the optical beacon 10 is possible, the communication system according to the present invention is based on the arrival time difference between the signals transmitted from the transmitters 30 and 40. The positional relationship between the vehicle transmitters 30 and 40, that is, the position of the vehicle in the region A is specified with high accuracy, and the position (distance) to the stop line P is calculated with high accuracy. In FIG. 1, only one lane is shown on the road, but the number of lanes on the road is not limited to one lane. The present invention can also be applied to roads having lanes. This will be described in detail below.

図2は本発明に係る通信システムの構成を示すブロック図である。光ビーコン10は、投受光器を備え、車載機20との通信機能を有する通信部11、光ビーコン10の動作を制御する制御部12、中央装置50との通信機能を備える端末通信部13、車載機20との通信可能な道路上の領域Aに関する位置情報及び送信機30、40に関する位置情報を記憶する記憶部14などを備えている。光ビーコン10の記憶部14に記憶する各種情報は、中央装置50から受信することができる。なお、記憶部14に記憶する各種情報は、光ビーコン10を設置する際に、記憶部14に予め記憶することもできる。   FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the communication system according to the present invention. The optical beacon 10 includes a light emitter / receiver, a communication unit 11 having a communication function with the vehicle-mounted device 20, a control unit 12 that controls the operation of the optical beacon 10, a terminal communication unit 13 having a communication function with the central device 50, A storage unit 14 that stores position information related to the region A on the road that can communicate with the in-vehicle device 20 and position information related to the transmitters 30 and 40 is provided. Various types of information stored in the storage unit 14 of the optical beacon 10 can be received from the central device 50. Various information stored in the storage unit 14 can also be stored in the storage unit 14 in advance when the optical beacon 10 is installed.

送信機30は、通信部31、制御部32などを備えている。通信部31は、例えば、VHF/UHF帯の周波数帯域の電波を車載機20に対して送信する。通信部31は、搬送波生成回路、変調回路等(不図示)を備え、制御部32の制御のもと、所定の信号(例えば、周波数が10kHz程度の矩形波信号)に基づいて搬送波(例えば、周波数が100MHz程度、200MHz程度、あるいは700MHz程度など)を周波数変調し、アンテナ(不図示)を通じて変調後の搬送波を送信する。なお、送信機30が使用する周波数帯域は、一例であって、VHF/UHF帯に限定されるものではなく、他の周波数帯域でもよい。例えば、自動車専用として割り当てられている5.8GHz帯を使用してもよく、また、携帯電話、PHS等で使用する周波数帯域を使用することも可能である。   The transmitter 30 includes a communication unit 31, a control unit 32, and the like. For example, the communication unit 31 transmits radio waves in the frequency band of the VHF / UHF band to the in-vehicle device 20. The communication unit 31 includes a carrier wave generation circuit, a modulation circuit, and the like (not shown). Under the control of the control unit 32, the communication unit 31 is based on a predetermined signal (for example, a rectangular wave signal having a frequency of about 10 kHz). Frequency is modulated about 100 MHz, about 200 MHz, or about 700 MHz), and the modulated carrier wave is transmitted through an antenna (not shown). The frequency band used by the transmitter 30 is an example, and is not limited to the VHF / UHF band, and may be another frequency band. For example, a 5.8 GHz band allocated exclusively for automobiles may be used, and a frequency band used for a mobile phone, a PHS, or the like may be used.

また、送信機40は、通信部41、制御部42などを備え、送信機30が送信する信号(例えば、周波数が10kHz程度の矩形波信号)と同期(矩形波信号の立ち上がり時点が一致した状態)した信号を車載機20に対して送信する。送信機40の構成は、送信機30の構成と同一である。なお、送信機30、40が送信する信号の同期方法については、後述する。   The transmitter 40 includes a communication unit 41, a control unit 42, and the like, and is synchronized with a signal (for example, a rectangular wave signal having a frequency of about 10 kHz) transmitted by the transmitter 30 (the rising point of the rectangular wave signal is coincident). ) Is transmitted to the in-vehicle device 20. The configuration of the transmitter 40 is the same as the configuration of the transmitter 30. A method for synchronizing the signals transmitted by the transmitters 30 and 40 will be described later.

車載機20は、赤外線を利用して光ビーコン10との通信機能を有する第1通信部21、送信機30、40との通信機能を有する第2通信部22、車載機20の動作を制御する制御部23、記憶部24、表示部25、操作部26などを備えている。なお、車載機20は、GPS(Global Positioning System)受信機能、地図データベース(いずれも不図示)などを備えることもできる。   The in-vehicle device 20 controls the operation of the first communication unit 21 having a communication function with the optical beacon 10, the second communication unit 22 having a communication function with the transmitters 30 and 40, and the in-vehicle device 20 using infrared rays. A control unit 23, a storage unit 24, a display unit 25, an operation unit 26, and the like are provided. The in-vehicle device 20 can also include a GPS (Global Positioning System) reception function, a map database (none of which is shown), and the like.

第1通信部21は、光ビーコン10から送信されるダウンリンク情報を受信するとともに、光ビーコン10に対してアップリンク情報を送信する。   The first communication unit 21 receives downlink information transmitted from the optical beacon 10 and transmits uplink information to the optical beacon 10.

図3は光ビーコン10と車載機20との間の双方向通信を説明する説明図である。道路上の領域Aは、車載機20が光ビーコン10と通信可能な領域を示している。図3に示すように、領域Aは、自車Cの進行方向上流側の領域A1と下流側の領域A2とに分けられている。領域A1は、光ビーコン10から車載機20に対してダウンリンク情報を送信することができるとともに、車載機20から光ビーコン10に対してアップリンク情報を送信することができる領域である。一方、領域A2は、光ビーコン10から車載機20に対してダウンリンク情報を送信することができる領域である。   FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining bidirectional communication between the optical beacon 10 and the in-vehicle device 20. A region A on the road indicates a region where the in-vehicle device 20 can communicate with the optical beacon 10. As shown in FIG. 3, the region A is divided into a region A1 on the upstream side in the traveling direction of the host vehicle C and a region A2 on the downstream side. The area A1 is an area in which downlink information can be transmitted from the optical beacon 10 to the in-vehicle device 20 and uplink information can be transmitted from the in-vehicle device 20 to the optical beacon 10. On the other hand, the area A2 is an area where downlink information can be transmitted from the optical beacon 10 to the in-vehicle device 20.

光ビーコン10は、例えば、車線通知情報を含むダウンリンク情報を道路上の領域Aに対して所定のダウンリンク周期で繰り返し送信する。車載機20を搭載した自車Cが領域A内に進入した場合、第1通信部21は、ダウンリンク情報を受信し、受信したダウンリンク情報を制御部23へ出力する。   For example, the optical beacon 10 repeatedly transmits downlink information including lane notification information to the area A on the road at a predetermined downlink period. When the own vehicle C equipped with the in-vehicle device 20 enters the area A, the first communication unit 21 receives the downlink information and outputs the received downlink information to the control unit 23.

制御部23は、第1通信部21を通じて、ダウンリンク情報を受信することで自車Cが領域A内に存在していることを判定することができる。すなわち、制御部23は、第1通信部21でダウンリンク情報を受信した時点ta1において自車Cが領域A内に存在すると判定することができる。   The control unit 23 can determine that the vehicle C exists in the area A by receiving the downlink information through the first communication unit 21. That is, the control unit 23 can determine that the vehicle C exists in the area A at the time point ta1 when the first communication unit 21 receives the downlink information.

車載機20は、ダウンリンク情報を受信すると、第1通信部21を通じて光ビーコン10に対して、車両IDを含むアップリンク情報を所定のアップリンク周期で繰り返し送信する。   When receiving the downlink information, the in-vehicle device 20 repeatedly transmits uplink information including the vehicle ID to the optical beacon 10 through the first communication unit 21 at a predetermined uplink period.

光ビーコン10がアップリンク情報を受信すると、光ビーコン10は、ダウンリンクの切替を行い、車線通知情報、領域Aに関する位置情報(例えば、領域Aの車両進行方向の最上流地点Qの位置情報、領域Aと送信機30、40との位置関係など)、地点Qから停止線Pまでの距離L1を含む道路形状情報、送信機30、40に関する位置情報などのダウンリンク切替後のダウンリンク情報を車載機20に対して送信する。なお、位置情報は、緯度及び経度で表される絶対位置でもよく、あるいは、所定の基準地点からの相対位置でもよい。   When the optical beacon 10 receives the uplink information, the optical beacon 10 performs downlink switching, lane notification information, position information regarding the area A (for example, position information of the most upstream point Q in the vehicle traveling direction of the area A, The positional relationship between the area A and the transmitters 30 and 40), the road shape information including the distance L1 from the point Q to the stop line P, and the downlink information after the downlink switching such as the positional information regarding the transmitters 30 and 40. It transmits with respect to the vehicle equipment 20. The position information may be an absolute position represented by latitude and longitude, or may be a relative position from a predetermined reference point.

第1通信部21は、ダウンリンク切替後のダウンリンク情報を受信し、受信したダウンリンク情報を制御部23へ出力する。   The first communication unit 21 receives the downlink information after downlink switching, and outputs the received downlink information to the control unit 23.

制御部23は、第1通信部21を通じて、ダウンリンク切替後のダウンリンク情報を受信することで自車Cが領域A内に存在していることを判定することもできる。すなわち、制御部23は、第1通信部21でダウンリンク切替後のダウンリンク情報を受信した時点ta2において自車Cが領域A内に存在すると判定することができる。また、ダウンリンク切替後のダウンリンク情報に含まれる車線通知情報は、自車の車両IDに車線番号が対応付けられた形式で構成されているため、制御部23は、対応付けられた前記車線番号を自車の走行車線として認識することができる。すなわち、光ビーコンを用いることにより、所定の領域を道路上のほぼ1車線分の狭い範囲に限定することができ、自車の位置を一層高精度で特定することができる。なお、自車Cが領域A内に存在していると判定する時点は、時点ta1又は時点ta2のいずれでもよい。   The control unit 23 can also determine that the host vehicle C exists in the area A by receiving the downlink information after downlink switching through the first communication unit 21. That is, the control unit 23 can determine that the host vehicle C exists in the area A at the time ta <b> 2 when the first communication unit 21 receives downlink information after downlink switching. Further, since the lane notification information included in the downlink information after the downlink switching is configured in a format in which the lane number is associated with the vehicle ID of the own vehicle, the control unit 23 is configured to associate the lane with the associated lane. The number can be recognized as the traveling lane of the own vehicle. That is, by using an optical beacon, a predetermined area can be limited to a narrow range of almost one lane on the road, and the position of the own vehicle can be specified with higher accuracy. It should be noted that the time point when it is determined that the host vehicle C exists in the area A may be either the time point ta1 or the time point ta2.

第2通信部22は、送信機30、40が送信した信号を受信する。より具体的には、第2通信部22は、復調回路を備え、送信機30、40が送信した電波を受信し、受信した電波を復調して元の信号を抽出する。第2通信部22は、抽出した各信号に基づいて、各信号の到達時間差を算出し、算出した到達時間差を制御部23へ出力する。   The second communication unit 22 receives signals transmitted from the transmitters 30 and 40. More specifically, the second communication unit 22 includes a demodulation circuit, receives the radio waves transmitted by the transmitters 30 and 40, demodulates the received radio waves, and extracts the original signal. The second communication unit 22 calculates the arrival time difference between the signals based on the extracted signals, and outputs the calculated arrival time difference to the control unit 23.

図4は信号の到達時間差の算出例を示す説明図である。図4は、送信機30、40が送信する信号波形、及び送信機30、40からの信号を車載機20で受信した信号波形を示す。図4に示すように、送信機30、40それぞれは、同一周期であってお互いに同期した信号を送信する。   FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating an example of calculating the arrival time difference of signals. FIG. 4 shows signal waveforms transmitted by the transmitters 30 and 40 and signal waveforms received by the in-vehicle device 20 from the transmitters 30 and 40. As shown in FIG. 4, each of the transmitters 30 and 40 transmits signals having the same period and synchronized with each other.

車載機20から送信機30までの距離が、車載機20から送信機40までの距離より短いとすると、車載機20には、送信機30からの信号が先に到達し、送信機40からの信号がΔT1だけ遅れて到達する。第2通信部22は、受信した各信号に基づいて、到達時間差ΔT1を算出し、算出した到達時間差ΔT1を制御部23へ出力する。なお、送信機30、40がお互いに同期した信号を繰り返し送信することで、車載機20は、逐一到達時間差を算出することができる。また、所定の時間内に、複数回にわたって前記到達時間差を算出した上で、これらの平均値又は中央値等を取得する方法を用いることもできる。このような方法によれば、ノイズ等による影響を低減し、安定した到達時間差を得ることができる。なお、各信号の到達時間差の算出は、信号波形の立ち上がり部分のみならず、立ち下り部分で算出することもできる。   If the distance from the in-vehicle device 20 to the transmitter 30 is shorter than the distance from the in-vehicle device 20 to the transmitter 40, the signal from the transmitter 30 reaches the in-vehicle device 20 first, and the distance from the transmitter 40 The signal arrives with a delay of ΔT1. The second communication unit 22 calculates the arrival time difference ΔT1 based on each received signal, and outputs the calculated arrival time difference ΔT1 to the control unit 23. The in-vehicle device 20 can calculate the arrival time difference one by one by repeatedly transmitting the signals synchronized with each other by the transmitters 30 and 40. Moreover, after calculating the said arrival time difference in multiple times within predetermined time, the method of acquiring these average value or a median value etc. can also be used. According to such a method, the influence by noise etc. can be reduced and the stable arrival time difference can be obtained. The arrival time difference between the signals can be calculated not only at the rising portion of the signal waveform but also at the falling portion.

制御部23は、第1通信部21を通じて、ダウンリンク切替後のダウンリンク情報を受信した場合、受信したダウンリンク情報に含まれる情報(例えば、車線通知情報、領域Aの車両進行方向の最上流地点Qの位置情報、地点Qから停止線Pまでの距離L1、送信機30、40に関する位置情報など)を記憶部24に記憶する。   When receiving the downlink information after downlink switching through the first communication unit 21, the control unit 23 includes information included in the received downlink information (for example, lane notification information, the most upstream in the vehicle traveling direction in the region A) The position information of the point Q, the distance L1 from the point Q to the stop line P, the position information regarding the transmitters 30 and 40, and the like) are stored in the storage unit 24.

制御部23は、自車が領域Aに存在すると判定した場合(例えば、上述の時点ta2)、第2通信部22を通じて取得した到達時間差ΔT1に基づいて、自車の位置を特定する。以下、自車の位置を特定する方法について説明する。   When it is determined that the host vehicle exists in the area A (for example, the above-described time point ta2), the control unit 23 specifies the position of the host vehicle based on the arrival time difference ΔT1 acquired through the second communication unit 22. Hereinafter, a method for specifying the position of the own vehicle will be described.

図5は信号の到達時間差に基づいて自車位置を特定する例を示す説明図である。図5に示すように、送信機30、40を通る直線をx軸とし、送信機30、40の中点を通りx軸に垂直な直線をy軸とする。xy座標において、送信機30のx座標を(a2 +b2 )の2分の1乗とし、送信機40のx座標を(a2 +b2 )の2分の1乗に−1を積算した値とする。この場合、送信機30までの距離と送信機40までの距離との距離差が一定である位置は、式(1)で表すことができる。これは、送信機30、40の位置を焦点とする双曲線である。 FIG. 5 is an explanatory diagram showing an example of specifying the vehicle position based on the arrival time difference of signals. As shown in FIG. 5, a straight line passing through the transmitters 30 and 40 is an x axis, and a straight line passing through the midpoint of the transmitters 30 and 40 and perpendicular to the x axis is a y axis. In the xy coordinate, the x coordinate of the transmitter 30 and the first power of 2 minutes (a 2 + b 2), by integrating the -1 to 1 square of half of the x-coordinate of the transmitter 40 (a 2 + b 2) Value. In this case, the position where the distance difference between the distance to the transmitter 30 and the distance to the transmitter 40 is constant can be expressed by Expression (1). This is a hyperbola that focuses on the position of the transmitters 30, 40.

Figure 2008191012
Figure 2008191012

すなわち、図5に示すように、例えば、到達時間差がΔT1である場合、ΔT1に基づいて、自車の位置から送信機30までの距離と、自車の位置から送信機40までの距離との距離差を算出することができ、図中ΔT1で示す双曲線が道路上の領域Aと重なる位置を自車の位置として特定することができる。なお、双曲線を特定する場合、車載機20の路面からの高さは、例えば、50cm、1mなど予め決定することができる。あるいは、記憶部24に車載機20の設置高さ情報を記憶しておき、記憶した高さを用いて双曲線を特定することができる。   That is, as shown in FIG. 5, for example, when the arrival time difference is ΔT1, based on ΔT1, the distance from the vehicle position to the transmitter 30 and the distance from the vehicle position to the transmitter 40 are The distance difference can be calculated, and the position where the hyperbola indicated by ΔT1 in the figure overlaps the area A on the road can be specified as the position of the own vehicle. In addition, when specifying a hyperbola, the height from the road surface of the vehicle equipment 20 can be determined in advance, such as 50 cm and 1 m, for example. Or the installation height information of the vehicle equipment 20 is memorize | stored in the memory | storage part 24, and a hyperbola can be specified using the memorize | stored height.

また、送信機30、40の設置位置が異なるような場合、車載機20で算出した到達時間差がΔT2である場合、ΔT1で示す双曲線とは異なる双曲線(ΔT2)が道路上の領域Aと重なる位置を自車の位置として特定することができる。送信機30、40の設置位置は、道路上の領域Aにおいて自車の位置が特定できるように決定することができる。   Further, when the installation positions of the transmitters 30 and 40 are different, when the arrival time difference calculated by the in-vehicle device 20 is ΔT2, a hyperbola (ΔT2) different from the hyperbola indicated by ΔT1 overlaps the region A on the road. Can be specified as the position of the vehicle. The installation positions of the transmitters 30 and 40 can be determined so that the position of the own vehicle can be specified in the area A on the road.

次に具体的な数値例を用いて説明する。送信機30、40が20m離隔して設置されているとする。車載機20で送信機30からの信号が、送信機40からの信号よりも20ナノ秒早く到達したとすると、到達時間差は20ナノ秒となる。信号の伝播速度を光速とすると、車載機20から送信機30までの距離は、車載機20から送信機40までの距離よりも6m短くなる。   Next, description will be made using specific numerical examples. Assume that the transmitters 30 and 40 are installed 20 m apart. If the signal from the transmitter 30 reaches 20 nanoseconds earlier than the signal from the transmitter 40 in the in-vehicle device 20, the arrival time difference is 20 nanoseconds. If the propagation speed of the signal is the speed of light, the distance from the in-vehicle device 20 to the transmitter 30 is 6 m shorter than the distance from the in-vehicle device 20 to the transmitter 40.

自車の位置を(x、y)とすると、自車の位置は、式(2)で表される曲線上にある。式(2)を演算すると式(3)を導くことができ、自車は、式(3)で表される双曲線が道路上の領域Aと重なる位置に存在することが判る。   When the position of the own vehicle is (x, y), the position of the own vehicle is on the curve represented by the equation (2). When Expression (2) is calculated, Expression (3) can be derived, and it can be seen that the own vehicle exists at a position where the hyperbola represented by Expression (3) overlaps the area A on the road.

表示部25は、ヘッドアップディスプレイ、カーナビゲーションシステム又は監視モニタなどの液晶表示パネルであり、運転者に対して、各種交通情報を表示することができる。例えば、交差点又は停止線までの距離、交差点を安全に走行できない場合の警告等を表示する。   The display unit 25 is a liquid crystal display panel such as a head-up display, a car navigation system, or a monitoring monitor, and can display various traffic information to the driver. For example, a distance to the intersection or stop line, a warning when the vehicle cannot travel safely at the intersection, and the like are displayed.

操作部26は、各種操作パネルを備え、運転者と車載装置20とのユーザインタフェースとして機能する。例えば、操作部26は、運転者の操作により車載装置20の動作の開始又は停止の操作を受け付ける。   The operation unit 26 includes various operation panels and functions as a user interface between the driver and the in-vehicle device 20. For example, the operation unit 26 receives an operation for starting or stopping the operation of the in-vehicle device 20 by an operation of the driver.

次に本発明に係る通信システムの動作について説明する。図6は本発明に係る通信システムにおいて車載機20の処理内容を示す説明図である。自車Cが道路を停止線に向かって走行し、光ビーコン10との通信が可能な領域Aに進入した場合、車載機20は、送信機30、40の位置情報、領域Aの上流端の位置情報、領域Aと送信機30、40との位置関係、領域Aの上流端から停止線までの距離L1などを含むダウンリンク情報を光ビーコン10から取得して一旦記憶する。車載機20は、ダウンリンク情報を取得した時点ta2に自車Cが領域Aに存在すると判定する。   Next, the operation of the communication system according to the present invention will be described. FIG. 6 is an explanatory diagram showing the processing contents of the in-vehicle device 20 in the communication system according to the present invention. When the own vehicle C travels on the road toward the stop line and enters the area A in which communication with the optical beacon 10 is possible, the vehicle-mounted device 20 receives the position information of the transmitters 30 and 40, the upstream end of the area A, Downlink information including the positional information, the positional relationship between the area A and the transmitters 30 and 40, the distance L1 from the upstream end of the area A to the stop line, and the like is acquired from the optical beacon 10 and temporarily stored. The in-vehicle device 20 determines that the vehicle C exists in the area A at the time point ta2 when the downlink information is acquired.

自車Cが領域Aに存在すると判定した場合、車載機20は、送信機30、40から送信された各信号の到達時間差ΔT1、車載機20の路面からの高さ、送信機30、40の位置情報、領域Aと送信機30、40との位置関係などに基づいて、自車Cが存在する双曲線ΔT1を特定するとともに、双曲線ΔT1と領域Aとが重なる位置を自車Cの位置として特定する。なお、図中の双曲線ΔT1の位置は、一例であって、これに限定されるものではない。   When it is determined that the host vehicle C exists in the area A, the on-vehicle device 20 determines the arrival time difference ΔT1 between the signals transmitted from the transmitters 30 and 40, the height from the road surface of the on-vehicle device 20, the transmitters 30 and 40 Based on the positional information, the positional relationship between the area A and the transmitters 30 and 40, etc., the hyperbola ΔT1 where the host vehicle C exists is specified, and the position where the hyperbola ΔT1 and the area A overlap is specified as the position of the host vehicle C To do. Note that the position of the hyperbola ΔT1 in the figure is an example, and the present invention is not limited to this.

領域Aと重なる双曲線の線分の距離が長い場合であっても、領域Aの位置情報(例えば、領域Aの各4隅の位置情報、道路進行方向と送信機30、40がなす直線との角度など)に基づいて、例えば、双曲線のうち、領域Aに重なる線分の中点を自車Cの位置とすることができる。また、道路の進行方向と送信機30、40がなす直線との角度を調整して送信機30、40を配置し、双曲線と道路進行方向とのなす角度ができるだけ直交するようにすれば、自車Cの位置をさらに精度良く特定することができる。   Even when the distance between the hyperbolic line segments that overlap with the area A is long, the position information of the area A (for example, the position information of each of the four corners of the area A, the road traveling direction and the straight line formed by the transmitters 30 and 40) Based on the angle etc.), for example, the midpoint of the line segment that overlaps the region A in the hyperbola can be set as the position of the vehicle C. If the transmitter 30 and 40 are arranged by adjusting the angle between the road traveling direction and the straight line formed by the transmitters 30 and 40, and the angle between the hyperbola and the road traveling direction is as orthogonal as possible, The position of the vehicle C can be specified with higher accuracy.

車載機20は、さらに特定した自車Cの位置、領域Aの上流端の位置などに基づいて、領域Aの上流端から自車Cまでの距離L2を算出する。また、車載機20は、算出した距離L2及び記憶した距離L1に基づいて、自車Cの停止線までの距離L1−L2を算出する。これにより、自車Cの走行位置を精度良く特定することができ、自車Cの進行方向前方の所定位置(例えば、停止線)までの距離を精度良く求めることができる。   The in-vehicle device 20 calculates the distance L2 from the upstream end of the region A to the own vehicle C based on the position of the own vehicle C and the position of the upstream end of the region A that are further specified. Moreover, the vehicle equipment 20 calculates the distance L1-L2 to the stop line of the own vehicle C based on the calculated distance L2 and the stored distance L1. Thereby, the traveling position of the own vehicle C can be specified with high accuracy, and the distance to a predetermined position (for example, a stop line) ahead of the traveling direction of the own vehicle C can be obtained with high accuracy.

図7は送信機30、40が送信する信号の送信間隔の例を示す説明図である。図7に示すように、送信機30、40は、矩形状の送信波形を所定の間隔T1で送信する。送信機30、40が送信した信号は、車載機20に直接到達する直接波と、周囲に存在する建物等により反射した後に直接波よりも遅延して到達する遅延波とが合成(重畳)した合成波となる。従って、車載機20で受信する信号の受信波形は、送信波形にマルチパスにより遅延した信号が重畳したような波形となり、マルチパスによる遅延波が直接波に影響を与える時間は、例えば、T3となる。また、車載機20と送信機30、40との距離に応じて、車載機20が信号を受信する時点は、送信機30、40が信号を送信した時点から、例えば、最大時間T2だけ遅れる。   FIG. 7 is an explanatory diagram illustrating an example of a transmission interval of signals transmitted by the transmitters 30 and 40. As shown in FIG. 7, the transmitters 30 and 40 transmit a rectangular transmission waveform at a predetermined interval T1. The signals transmitted by the transmitters 30 and 40 are combined (superimposed) with the direct wave that directly reaches the vehicle-mounted device 20 and the delayed wave that arrives after being delayed by the direct wave after being reflected by a building or the like existing in the surroundings. It becomes a composite wave. Accordingly, the reception waveform of the signal received by the in-vehicle device 20 is a waveform in which a signal delayed by multipath is superimposed on the transmission waveform, and the time when the delayed wave due to multipath directly affects the wave is, for example, T3 Become. Further, the time when the vehicle-mounted device 20 receives a signal is delayed by, for example, the maximum time T2 from the time when the transmitters 30 and 40 transmit the signal according to the distance between the vehicle-mounted device 20 and the transmitters 30 and 40.

この場合、送信機30、40で送信する信号の送信間隔T1を、T1>T2+T3に設定することにより、車載機20で受信した各信号の立ち上がり部分がマルチパスによる影響を受けることがなく、精度良く到達時間差を求めることができる。   In this case, by setting the transmission interval T1 of the signals transmitted by the transmitters 30 and 40 to T1> T2 + T3, the rising portion of each signal received by the in-vehicle device 20 is not affected by the multipath, and the accuracy is increased. The arrival time difference can be obtained well.

図8は送信機30、40が送信する信号の同期方法の例を示す説明図である。送信機30は、送信機40に対して、時点t1において同期用信号を送信し、送信時点より時間T4だけ経過した時点で測位用信号を車載機20へ送信するとする。   FIG. 8 is an explanatory diagram illustrating an example of a synchronization method of signals transmitted by the transmitters 30 and 40. Assume that the transmitter 30 transmits a synchronization signal to the transmitter 40 at time t1, and transmits a positioning signal to the in-vehicle device 20 when time T4 has elapsed from the transmission time.

送信機40では、送信機30と送信機40との距離に応じて、時点t1より時間T5だけ経過した時点t2に同期用信号を受信する。送信機40は、送信機30と送信機40との距離情報を保持しておくことにより、同期用信号の送信時点t1と受信時点t2との差である時間T5を算出することができる。   In the transmitter 40, the synchronization signal is received at time t2 when time T5 has elapsed from time t1 according to the distance between the transmitter 30 and the transmitter 40. The transmitter 40 can calculate the time T5 that is the difference between the transmission time t1 and the reception time t2 of the synchronization signal by holding the distance information between the transmitter 30 and the transmitter 40.

送信機40は、算出した時間T5及び予め保持した時間T4に基づいて、時間T6(T6=T4−T5)を算出し、同期用信号の受信時点t2から時間T6だけ経過した時点で測位用信号を送信する。これにより、送信機30、40で送信する信号(測位用信号)を完全に同期させることが可能となる。これにより、送信機30、40で送信する信号を精度良く同期させることができる。なお、同期用信号は、信号(測位用信号)を送信する都度、送信するようにすることができ、あるいは、所定の時間、信号(測位用信号)を何回か繰り返し送信した後に、同期用信号を挿入することもできる。また、送信機40が送信機30に対して同期信号を送信するようにしてもよい。   The transmitter 40 calculates a time T6 (T6 = T4-T5) based on the calculated time T5 and a previously held time T4, and the positioning signal is obtained when the time T6 has elapsed from the reception time t2 of the synchronization signal. Send. As a result, signals (positioning signals) transmitted by the transmitters 30 and 40 can be completely synchronized. Thereby, the signals transmitted by the transmitters 30 and 40 can be synchronized with high accuracy. The synchronization signal can be transmitted every time a signal (positioning signal) is transmitted, or after a signal (positioning signal) is repeatedly transmitted for a predetermined time, Signals can also be inserted. Further, the transmitter 40 may transmit a synchronization signal to the transmitter 30.

なお、送信機30、40が送信する信号を同期させる方法は、上述の例に限定されるものではなく、他の方法を用いてもよい。例えば、送信機30、40とは別に、同期用送信機を設置する。同期用送信機は、所定の同期信号を送信機30、40へ送信する。送信機30、40は、同期信号を受信し、同期信号を受信した時点及び同期用送信機までの距離に基づいて、同期信号が送信された時点を特定し、特定した時点から所要の時間経過時点を信号の送信時点として決定する。これにより、送信機30、40で送信する信号を精度良く同期させることができる。   In addition, the method of synchronizing the signal which the transmitters 30 and 40 transmit is not limited to the above-mentioned example, You may use another method. For example, a transmitter for synchronization is installed separately from the transmitters 30 and 40. The synchronization transmitter transmits a predetermined synchronization signal to the transmitters 30 and 40. The transmitters 30 and 40 receive the synchronization signal, identify the time when the synchronization signal is transmitted based on the time when the synchronization signal is received and the distance to the synchronization transmitter, and the required time elapses from the identified time. The time is determined as the signal transmission time. Thereby, the signals transmitted by the transmitters 30 and 40 can be synchronized with high accuracy.

送信機30、40が送信する信号は、互いに同一周期の信号を送信すべく、例えば、基準クロック信号に同期して信号を生成することができる。しかし、基準クロック信号を生成する水晶発振器の発振周波数は、経年変化等により誤差を生じ、各送信機30、40が送信する信号の周期(周波数)がずれる場合がある。以下、各送信機30、40の信号の周期を同一にする方法について説明する。   The signals transmitted by the transmitters 30 and 40 can be generated in synchronization with a reference clock signal, for example, so as to transmit signals having the same period. However, the oscillation frequency of the crystal oscillator that generates the reference clock signal may cause an error due to secular change or the like, and the period (frequency) of the signal transmitted by each transmitter 30 or 40 may be shifted. Hereinafter, a method of making the signal periods of the transmitters 30 and 40 the same will be described.

図9は送信機30、40が送信する信号の周期を同一にする方法の例を示す説明図である。図9(a)は、信号の周期がずれた場合を示し、送信機30が送信する信号の周期はT7であり、送信機40が送信する信号の周期は、T7と異なるT7’となっている。この場合、各送信機30、40には、位相同期回路(PLL:Phase-locked loop)を設けておき、例えば、送信機30は、信号を送信機40へ無線又は有線で送信する。送信機40は、受信した信号に基づいて、基準クロック信号の周期(周波数)を調整し、周期が調整された基準クロック信号に基づいて、信号の周期を決定する。これにより、図9(b)に示すように、送信機40が送信する信号の周期をT7’からT7に修正し、送信機30の信号の周期と同一にすることができる。   FIG. 9 is an explanatory diagram showing an example of a method for making the periods of signals transmitted by the transmitters 30 and 40 the same. FIG. 9A shows a case where the signal period is deviated. The signal period transmitted by the transmitter 30 is T7, and the signal period transmitted by the transmitter 40 is T7 ′, which is different from T7. Yes. In this case, each transmitter 30 and 40 is provided with a phase-locked loop (PLL), and for example, the transmitter 30 transmits a signal to the transmitter 40 wirelessly or by wire. The transmitter 40 adjusts the cycle (frequency) of the reference clock signal based on the received signal, and determines the cycle of the signal based on the reference clock signal whose cycle has been adjusted. As a result, as shown in FIG. 9B, the cycle of the signal transmitted by the transmitter 40 can be corrected from T7 ′ to T7 so as to be the same as the cycle of the signal of the transmitter 30.

なお、各送信機が送信する信号の周期を同一にする方法は、上述の例に限定されるものではなく、他の方法を用いてもよい。例えば、送信機30、40とは別に、周期調整用送信機を設置する。周期調整用送信機は、所定周期の周期調整信号を送信機30、40へ送信する。送信機30、40は、周期調整信号を受信し、周期調整信号の周期(周波数)に基づいて、基準クロック信号の周期(周波数)を調整し、周期が調整された基準クロック信号に基づいて、信号の周期を決定することができる。   In addition, the method of making the period of the signal which each transmitter transmits the same is not limited to the above-mentioned example, You may use another method. For example, a transmitter for period adjustment is installed separately from the transmitters 30 and 40. The cycle adjustment transmitter transmits a cycle adjustment signal having a predetermined cycle to the transmitters 30 and 40. The transmitters 30 and 40 receive the period adjustment signal, adjust the period (frequency) of the reference clock signal based on the period (frequency) of the period adjustment signal, and based on the reference clock signal whose period is adjusted, The period of the signal can be determined.

また、周期調整用送信機に代えて、GPS等を含むGNSS(Global Navigation Satellite System)衛星が送信する信号を受信し、受信した信号から基準発振周波数(例えば、約10MHz)の信号を抽出し、抽出した基準発振周波数の信号に基づいて、基準クロック信号の周期(周波数)を調整し、周期が調整された基準クロック信号に基づいて、信号の周期を決定することができる。   Further, instead of the period adjusting transmitter, a signal transmitted by a GNSS (Global Navigation Satellite System) satellite including GPS is received, and a signal having a reference oscillation frequency (for example, about 10 MHz) is extracted from the received signal. The period (frequency) of the reference clock signal is adjusted based on the extracted signal of the reference oscillation frequency, and the period of the signal can be determined based on the reference clock signal whose period is adjusted.

送信機30、40が送信する信号の波形は、矩形波形に限定されるものではなく、正弦波形であってもよい。図10は正弦波形の信号を用いた場合の到達時間差の算出例を示す説明図である。図10は送信機30、40が送信する信号波形、及び送信機30、40からの信号を車載機20で受信した信号波形を示す。図10に示すように、送信機30、40それぞれは、同一周期であってお互いに同期した信号を送信する。   The waveform of the signal transmitted by the transmitters 30 and 40 is not limited to a rectangular waveform, and may be a sine waveform. FIG. 10 is an explanatory diagram showing an example of calculating the arrival time difference when a sinusoidal waveform signal is used. FIG. 10 shows signal waveforms transmitted by the transmitters 30 and 40 and signal waveforms received by the in-vehicle device 20 from the transmitters 30 and 40. As shown in FIG. 10, each of the transmitters 30 and 40 transmits signals having the same period and synchronized with each other.

この場合、第2通信部22は、位相検出器(不図示)を備え、送信機30、40が送信した信号を受信し、受信した各信号を位相検出器へ出力する。位相検出器は、各信号の位相差を検出し、これにより、簡便な構成で各信号の到達時間差ΔTを算出することができる。   In this case, the second communication unit 22 includes a phase detector (not shown), receives signals transmitted from the transmitters 30 and 40, and outputs the received signals to the phase detector. The phase detector detects the phase difference of each signal, and thereby can calculate the arrival time difference ΔT of each signal with a simple configuration.

なお、上述の正弦波形の信号を送信する場合、信号を変調して送信することもできる。例えば、送信機30、40は、正弦波状の信号(例えば、周波数が10kHz)で搬送波(例えば、周波数が数百MHz)を変調(例えば、周波数変調)し、変調後の信号を送信する。車載機20は、受信した搬送波を復調して元の信号を取り出し、各信号の位相差に基づいて、到達時間差を取得することができる。   In addition, when transmitting the signal of the above sine waveform, it is also possible to modulate and transmit the signal. For example, the transmitters 30 and 40 modulate (eg, frequency modulate) a carrier wave (eg, frequency is several hundred MHz) with a sinusoidal signal (eg, frequency is 10 kHz), and transmit the modulated signal. The in-vehicle device 20 can demodulate the received carrier wave, extract the original signal, and acquire the arrival time difference based on the phase difference of each signal.

以上説明したように、本発明にあっては、自車の走行位置を精度良く特定することができる。また、自車の進行方向前方の所定位置までの距離を精度良く求めることができる。また、車載機で予め道路形状情報を記憶しておく必要がなく、所要の交差点手前を走行する都度、必要な道路形状情報を取得することができる。また、車両毎に異なる車載機の高さを用いることができ、より精度良く自車の位置を特定することができる。また、所要の周波数帯の搬送波を用いることにより、電波の所要の周波数帯を用いて信号を送受信することができる。また、信号の立ち上がり部分がマルチパスによる影響を受けることがなく、精度良く到達時間差を取得することができる。また、複数の送信機で送信する信号を精度良く同期させることができる。   As described above, in the present invention, the traveling position of the host vehicle can be specified with high accuracy. Moreover, the distance to the predetermined position ahead of the traveling direction of the own vehicle can be obtained with high accuracy. Further, it is not necessary to store road shape information in advance by the in-vehicle device, and necessary road shape information can be acquired every time the vehicle travels before a required intersection. In addition, the height of the vehicle-mounted device that is different for each vehicle can be used, and the position of the own vehicle can be specified with higher accuracy. Further, by using a carrier wave in a required frequency band, signals can be transmitted and received using the required frequency band of radio waves. In addition, the rising portion of the signal is not affected by the multipath, and the arrival time difference can be obtained with high accuracy. In addition, signals transmitted by a plurality of transmitters can be accurately synchronized.

上述の実施の形態では、送信機30、40が信号を変調して送信し、車載機20では復調して元の信号を抽出し、各信号の到達時間差を算出する構成であったが、これに限定されるものではなく、送信機30、40で、信号を直交周波数多重方式の周波数が異なる搬送波に割り当て、信号が割り当てられた搬送波を送信する。例えば、送信する信号に逆フーリエ変換して周波数の異なる少なくとも1つのサブキャリア(搬送波)に変換し、変換した信号をDA変換して送信機30、40から車載機20に対して送信する。車載機20は、送信された搬送波をAD変換し、変換後の信号同士をパターンマッチングすることで各信号の到達時間差を取得する。これにより、他の帯域における通信との干渉を少なくしつつ周波数帯の利用効率を向上させることができる。   In the above-described embodiment, the transmitters 30 and 40 modulate and transmit signals, and the in-vehicle device 20 demodulates and extracts the original signals, and calculates the arrival time difference between the signals. The transmitters 30 and 40 allocate signals to carriers having different frequencies in the orthogonal frequency multiplexing scheme, and transmit the carriers to which the signals are allocated. For example, the signal to be transmitted is subjected to inverse Fourier transform to be converted into at least one subcarrier (carrier wave) having a different frequency, and the converted signal is DA-converted and transmitted from the transmitters 30 and 40 to the in-vehicle device 20. The in-vehicle device 20 performs AD conversion on the transmitted carrier wave, and obtains the arrival time difference between the signals by pattern matching between the converted signals. Thereby, the utilization efficiency of a frequency band can be improved, reducing interference with communication in other bands.

上述の実施の形態では、光ビーコン10から位置情報等を車載機20へ送信する構成であったが、これに限定されるものではなく、送信機30、40のいずれかが車載機20へ位置情報等を送信する構成とすることもできる。また、車載機20でGPS、地図データ等を備えておき、予め所要の位置情報を記憶しておく構成とすることもできる。この場合、光ビーコン10又は送信機30、40から位置情報等を送信する必要はない。また、この場合には、制御部23が、第1通信部21でダウンリンク情報を受信した時点ta1において自車Cが領域A内に存在すると判定することができる。   In the above-described embodiment, the position information or the like is transmitted from the optical beacon 10 to the in-vehicle device 20. However, the present invention is not limited to this, and any one of the transmitters 30 and 40 is located in the in-vehicle device 20. It can also be configured to transmit information or the like. Further, the in-vehicle device 20 may be provided with GPS, map data, and the like, and necessary position information may be stored in advance. In this case, it is not necessary to transmit position information or the like from the optical beacon 10 or the transmitters 30 and 40. In this case, the control unit 23 can determine that the host vehicle C exists in the area A at the time ta1 when the first communication unit 21 receives the downlink information.

上述の実施の形態では、測位用として送信機を2台用いる構成であったが、送信機の数は、2台に限定されるものではなく、3台以上用いる構成であってもよい。送信機を3台用いることにより、道路の勾配(高さ情報)を得ることができる。   In the above-described embodiment, the configuration is such that two transmitters are used for positioning, but the number of transmitters is not limited to two, and may be a configuration in which three or more transmitters are used. By using three transmitters, road gradient (height information) can be obtained.

上述の実施の形態に示したように、道路形状情報については、地点Qから停止線Pまでの距離L1とする方法以外に、以下のような形式としても良い。例えば、地点Qから停止線Pまでの間に複数のノード(道路区間)を設定し、地点Qから地点Qに直近のノードまでの距離、各ノード間の距離、及び停止線Pに直近のノードから停止線Pまでの距離それぞれを格納した形式とすることもできる。また、複数のノード間の距離は常に一定(例えば、20m)となるように設定した上で、ノード間の勾配又は曲率を格納する形式とすることもできる。すなわち、道路形状情報は、地点Qから停止線Pまでの距離を取得しうる形式であれば、どのような形式であっても良い。   As shown in the above-described embodiment, the road shape information may have the following format in addition to the method of setting the distance L1 from the point Q to the stop line P. For example, a plurality of nodes (road sections) are set between the point Q and the stop line P, the distance from the point Q to the node closest to the point Q, the distance between each node, and the node closest to the stop line P The distance from the stop line P to the stop line P can also be stored. The distance between the nodes may be set to be always constant (for example, 20 m), and the gradient or curvature between the nodes may be stored. That is, the road shape information may be in any format as long as the distance from the point Q to the stop line P can be acquired.

上述の発明により、走行中の自車の位置を精度良く特定することができるため、本発明を用いることにより、例えば、車載機で前方の信号機の表示情報を受信し、受信した表示情報に基づいて交差点の手前で安全に停止することができるか否か、あるいは、交差点を安全に通過することができるか否かを高精度に判定し、判定結果に応じて運転者に音声で注意を促すことができる。また、車載機で受信した信号機の表示情報に基づいて、交差点を安全に通過することができるか否かを高精度に判定し、判定結果に応じて車両のブレーキ制御を行うこともでき、交通事故を未然に防止して交通の安全性を高めることができる。   According to the above-described invention, the position of the traveling vehicle can be specified with high accuracy. Therefore, by using the present invention, for example, display information of a traffic signal ahead is received by an in-vehicle device, and based on the received display information. Therefore, it is determined with high accuracy whether it is possible to stop safely before the intersection, or whether it is possible to safely pass the intersection, and the driver is alerted by voice according to the determination result. be able to. In addition, based on the display information of the traffic lights received by the in-vehicle device, it is possible to determine with high accuracy whether or not it is possible to pass through the intersection safely, and it is possible to perform vehicle brake control according to the determination result. Accidents can be prevented and traffic safety can be improved.

開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   The disclosed embodiments are to be considered in all respects as illustrative and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

本発明に係る通信システムの概要を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the outline | summary of the communication system which concerns on this invention. 本発明に係る通信システムの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the communication system which concerns on this invention. 光ビーコンと車載機との間の双方向通信を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the bidirectional | two-way communication between an optical beacon and vehicle equipment. 信号の到達時間差の算出例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the example of calculation of the arrival time difference of a signal. 信号の到達時間差に基づいて自車位置を特定する例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the example which pinpoints the own vehicle position based on the arrival time difference of a signal. 本発明に係る通信システムにおいて車載機の処理内容を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the processing content of a vehicle equipment in the communication system which concerns on this invention. 送信機が送信する信号の送信間隔の例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the example of the transmission interval of the signal which a transmitter transmits. 送信機が送信する信号の同期方法の例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the example of the synchronizing method of the signal which a transmitter transmits. 送信機が送信する信号の周期を同一にする方法の例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the example of the method of making the period of the signal which a transmitter transmits the same. 正弦波形の信号を用いた場合の到達時間差の算出例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the example of calculation of the arrival time difference at the time of using the signal of a sine waveform.

符号の説明Explanation of symbols

10 光ビーコン
11 通信部
12 制御部
13 端末通信部
14 記憶部
20 車載機
21 第1通信部
22 第2通信部
23 制御部
24 記憶部
25 表示部
26 操作部
30、40 送信機
31、41 通信部
32、42 制御部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Optical beacon 11 Communication part 12 Control part 13 Terminal communication part 14 Storage part 20 Vehicle equipment 21 1st communication part 22 2nd communication part 23 Control part 24 Storage part 25 Display part 26 Operation part 30, 40 Transmitter 31, 41 Communication Unit 32, 42 Control unit

Claims (20)

同一周期であって互いに同期した信号を送信する複数の送信機と、該送信機が送信した信号を受信する車載機とを備える通信システムであって、
前記車載機は、
道路上の所定の領域及び前記複数の送信機の位置情報を記憶する手段と、
自車が前記領域内に存在するか否かを判定する判定手段と、
前記複数の送信機が送信した各信号の到達時間差を取得する時間差取得手段と、
前記判定手段で自車が前記領域内に存在すると判定した場合、前記時間差取得手段で取得した到達時間差及び前記位置情報に基づいて自車位置を特定する特定手段と
を備えることを特徴とする通信システム。
A communication system comprising a plurality of transmitters that transmit signals synchronized with each other in the same cycle, and an in-vehicle device that receives signals transmitted by the transmitters,
The in-vehicle device is
Means for storing a predetermined area on the road and position information of the plurality of transmitters;
Determination means for determining whether or not the own vehicle exists in the area;
Time difference acquisition means for acquiring the arrival time difference of each signal transmitted by the plurality of transmitters;
And a specifying unit for specifying the vehicle position based on the arrival time difference acquired by the time difference acquisition unit and the position information when the determination unit determines that the vehicle is present in the area. system.
車載機に対して所定の情報を送信する光ビーコンを備え、
前記判定手段は、
前記光ビーコンから所定の情報を受信した場合、自車が前記領域内に存在すると判定するように構成してあることを特徴とする請求項1に記載の通信システム。
With an optical beacon that transmits predetermined information to the in-vehicle device,
The determination means includes
The communication system according to claim 1, wherein when predetermined information is received from the optical beacon, the vehicle is determined to be present in the area.
前記特定手段は、
前記領域内の所定の第1地点に対する位置を特定するように構成してあり、
前記第1地点と前記領域よりも車両の進行方向下流側にある所定の第2地点との間の道路形状に関する道路形状情報を取得する道路形状情報取得手段と、
該道路形状情報取得手段で取得した道路形状情報及び前記特定手段で特定した位置に基づいて、前記第2地点までの距離を算出する算出手段と
を備えることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の通信システム。
The specifying means is:
Configured to identify a position relative to a predetermined first point in the region;
Road shape information acquisition means for acquiring road shape information relating to a road shape between the first point and a predetermined second point located downstream of the region in the traveling direction of the vehicle;
The calculation means for calculating the distance to the second point based on the road shape information acquired by the road shape information acquisition means and the position specified by the specification means. 2. The communication system according to 2.
前記道路形状情報は、前記第1地点と第2地点との間の道路を1又は複数の区間に分割した各区間についての距離、勾配及び曲率のうち少なくとも1つを含むことを特徴とする請求項3に記載の通信システム。   The road shape information includes at least one of a distance, a gradient, and a curvature for each section obtained by dividing the road between the first point and the second point into one or a plurality of sections. Item 4. The communication system according to Item 3. 前記複数の送信機及び光ビーコンのうち少なくとも1つは、前記道路形状情報を車載機へ送信する送信手段を備えることを特徴とする請求項3又は請求項4に記載の通信システム。   5. The communication system according to claim 3, wherein at least one of the plurality of transmitters and the optical beacon includes a transmission unit that transmits the road shape information to an in-vehicle device. 前記車載機は、
搭載位置の高さ情報を記憶する記憶手段を備え、
前記特定手段は、
前記高さ情報に基づいて自車位置を特定するように構成してあることを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の通信システム。
The in-vehicle device is
Comprising storage means for storing the height information of the mounting position;
The specifying means is:
The communication system according to any one of claims 1 to 5, wherein the vehicle position is specified based on the height information.
前記複数の送信機は、
信号を変調する変調手段を備え、
該変調手段で変調した信号を送信するように構成してあり、
前記車載機は、
受信した信号を復調する復調手段を備え、
前記時間差取得手段は、
前記復調手段で復調した信号に基づいて、各信号の到達時間差を取得するように構成してあることを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれかに記載の通信システム。
The plurality of transmitters are:
Comprising modulation means for modulating the signal;
It is configured to transmit a signal modulated by the modulation means,
The in-vehicle device is
A demodulating means for demodulating the received signal;
The time difference acquisition means includes
The communication system according to any one of claims 1 to 6, wherein an arrival time difference between the signals is acquired based on the signal demodulated by the demodulation means.
前記複数の送信機は、
信号を直交周波数多重方式の搬送波に割り当てる割当手段を備え、
該割当手段で信号が割り当てられた搬送波を送信するように構成してあり、
前記車載機は、
前記搬送波を受信する受信手段を備え、
前記時間差取得手段は、
受信した搬送波に基づいて、各信号の到達時間差を取得するように構成してあることを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれかに記載の通信システム。
The plurality of transmitters are:
Allocating means for allocating signals to orthogonal frequency multiplexing carrier waves;
It is configured to transmit a carrier wave to which a signal is assigned by the assigning means,
The in-vehicle device is
Receiving means for receiving the carrier wave;
The time difference acquisition means includes
The communication system according to any one of claims 1 to 6, wherein an arrival time difference of each signal is acquired based on a received carrier wave.
前記複数の送信機は、
立ち上がりを有する信号を所定の間隔で送信するように構成してあり、
前記時間差取得手段は、
受信した各信号の立ち上がり時点に基づいて、各信号の到達時間差を取得するように構成してあることを特徴とする請求項7又は請求項8に記載の通信システム。
The plurality of transmitters are:
It is configured to transmit a signal having a rising edge at a predetermined interval,
The time difference acquisition means includes
The communication system according to claim 7 or 8, wherein a difference in arrival time of each signal is acquired based on a rising time of each received signal.
前記複数の送信機は、
交番波形の信号を送信するように構成してあり、
前記時間差取得手段は、
受信した各信号の位相差に基づいて、各信号の到達時間差を取得するように構成してあることを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれかに記載の通信システム。
The plurality of transmitters are:
It is configured to transmit an alternating waveform signal,
The time difference acquisition means includes
The communication system according to any one of claims 1 to 6, wherein an arrival time difference of each signal is acquired based on a phase difference of each received signal.
前記複数の送信機は、
信号を変調する変調手段を備え、
該変調手段で変調した信号を送信するように構成してあり、
前記車載機は、
受信した信号を復調する復調手段を備え、
前記時間差取得手段は、
前記復調手段で復調した各信号の位相差に基づいて、各信号の到達時間差を取得するように構成してあることを特徴とする請求項10に記載の通信システム。
The plurality of transmitters are:
Comprising modulation means for modulating the signal;
It is configured to transmit a signal modulated by the modulation means,
The in-vehicle device is
A demodulating means for demodulating the received signal;
The time difference acquisition means includes
The communication system according to claim 10, wherein an arrival time difference of each signal is acquired based on a phase difference of each signal demodulated by the demodulation means.
一の送信機は、
信号の送信時点より所定時間だけ早い時点で同期用信号を他の送信機へ送信するように構成してあり、
前記他の送信機は、
前記同期用信号を受信した時点及び前記一の送信機までの距離に基づいて前記同期用信号が送信された時点を特定する特定手段と、
該特定手段で特定した時点及び前記所定時間に基づいて、信号を送信する時点を決定する決定手段を備えることを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれかに記載の通信システム。
One transmitter is
It is configured to send a synchronization signal to another transmitter at a time earlier than a signal transmission time by a predetermined time,
The other transmitter is
A specifying means for specifying a time point when the synchronization signal is transmitted based on a time point when the synchronization signal is received and a distance to the one transmitter;
The communication system according to any one of claims 1 to 6, further comprising a determination unit that determines a signal transmission time point based on the time point specified by the specifying unit and the predetermined time.
所定の同期信号を送信する同期用送信機を備え、
前記複数の送信機は、
前記同期用送信機が送信した同期用信号を受信する受信手段と、
受信した同期用信号及び前記同期用送信機までの距離に基づいて、信号を送信する時点を決定する決定手段と
を備えることを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれかに記載の通信システム。
A synchronization transmitter for transmitting a predetermined synchronization signal;
The plurality of transmitters are:
Receiving means for receiving a synchronization signal transmitted by the synchronization transmitter;
7. The communication according to claim 1, further comprising: a determination unit that determines a time point at which the signal is transmitted based on the received synchronization signal and a distance to the synchronization transmitter. system.
前記送信機は、
所定の周期の基準周期信号を生成する生成手段と、
該生成手段で生成した基準周期信号に基づいて、信号の周期を決定する決定手段と
を備えることを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれかに記載の通信システム。
The transmitter is
Generating means for generating a reference period signal of a predetermined period;
7. The communication system according to claim 1, further comprising: a determination unit that determines a cycle of the signal based on the reference periodic signal generated by the generation unit.
一の送信機は、
信号を他の送信機へ無線又は有線で送信するように構成してあり、
前記他の送信機は、
受信した信号に基づいて、前記生成手段で生成する基準周期信号の周期を調整する調整手段を備え、
前記決定手段は、
前記調整手段で周期が調整された基準周期信号に基づいて、信号の周期を決定するように構成してあることを特徴とする請求項14に記載の通信システム。
One transmitter is
It is configured to transmit signals to other transmitters wirelessly or by wire,
The other transmitter is
An adjustment unit that adjusts the period of the reference periodic signal generated by the generation unit based on the received signal,
The determining means includes
15. The communication system according to claim 14, wherein a period of the signal is determined based on a reference period signal whose period is adjusted by the adjusting unit.
所定周期の周期調整信号を送信する周期調整用送信機を備え、
前記送信機は、
前記周期調整用送信機が送信した周期調整信号を受信する受信手段と、
受信した周期調整信号に基づいて、前記生成手段で生成する基準周期信号の周期を調整する調整手段を備え、
前記決定手段は、
前記調整手段で周期が調整された基準周期信号に基づいて、信号の周期を決定するように構成してあることを特徴とする請求項14に記載の通信システム。
A cycle adjustment transmitter for transmitting a cycle adjustment signal having a predetermined cycle is provided.
The transmitter is
Receiving means for receiving a period adjustment signal transmitted by the period adjustment transmitter;
Based on the received period adjustment signal, the adjustment means for adjusting the period of the reference period signal generated by the generation means,
The determining means includes
15. The communication system according to claim 14, wherein a period of the signal is determined based on a reference period signal whose period is adjusted by the adjusting unit.
前記送信機は、
GNSS衛星が送信した信号を受信する受信手段と、
受信した信号に基づいて、信号の周期を決定する決定手段と
を備えることを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれかに記載の通信システム。
The transmitter is
Receiving means for receiving a signal transmitted by a GNSS satellite;
The communication system according to any one of claims 1 to 6, further comprising: a determination unit that determines a period of the signal based on the received signal.
同一周期であって互いに同期した信号を受信する車載機であって、
道路上の所定の領域及び複数の送信機の位置情報を記憶する手段と、
自車が前記領域内に存在するか否かを判定する判定手段と、
前記複数の送信機が送信した各信号の到達時間差を取得する時間差取得手段と、
前記判定手段で自車が前記領域内に存在すると判定した場合、前記時間差取得手段で取得した到達時間差及び前記位置情報に基づいて自車位置を特定する特定手段と
を備えることを特徴とする車載機。
An in-vehicle device that receives signals in the same cycle and synchronized with each other,
Means for storing a predetermined area on the road and position information of a plurality of transmitters;
Determination means for determining whether or not the own vehicle exists in the area;
Time difference acquisition means for acquiring the arrival time difference of each signal transmitted by the plurality of transmitters;
When the determination means determines that the vehicle is present in the area, the vehicle includes: a specifying means for specifying the vehicle position based on the arrival time difference acquired by the time difference acquisition means and the position information. Machine.
請求項18に記載の車載機を備えることを特徴とする車両。   A vehicle comprising the in-vehicle device according to claim 18. お互いに同期した信号を送信する送信機であって、
他の送信機から信号の送信時点より所定時間だけ早い時点に送信された同期用信号を受信する受信手段と、
該受信手段で同期用信号を受信した時点及び前記他の送信機までの距離に基づいて前記同期用信号が送信された時点を特定する特定手段と、
該特定手段で特定した時点及び前記所定時間に基づいて、信号を送信する時点を決定する決定手段と
を備えることを特徴とする送信機。
A transmitter that transmits signals synchronized with each other,
Receiving means for receiving a synchronization signal transmitted at a time earlier than a signal transmission time from another transmitter by a predetermined time;
A specifying means for specifying the time when the synchronization signal is transmitted based on the time when the synchronization signal is received by the receiving means and the distance to the other transmitter;
A transmitter comprising: a determination unit that determines a time point for transmitting a signal based on the time point specified by the specifying unit and the predetermined time.
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