JP2881024B2 - 移動通信システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は移動通信システムに係り、路上に沿って設置
された路上局と車両との間にて相互に通信を行う路車間
通信システムに用いられる車両位置検出方式およびその
移動局における車載装置に関する。

（従来の技術） 自動車等の車両に用いられる移動体通信システムとし
て、特願昭63−38407号に開示された移動体通信システ
ムが提案されている。

この移動体通信システムは、たとえば、路上に沿って
所定の間隔をおいて路上局が配設されて、間欠的な通信
エリアを形成し、その通信エリアを通過する車両に路上
局と交信するための車載装置が搭載されて、この車両が
それぞれの路上局の通信エリアを通過する際に、共通の
周波数を用いて路上局と通信を行うように構成されてい
る。

このような路車間通信システムの利用形態の一つに、
経路誘導サービス等のナビゲーションサービスが考えら
れている。このナビゲーションサービスは、路上局を統
括する上位局等において、各路上局にて検出した車両の
流れおよび各道路の規制等の交通情報を収集して、さら
には、各地点の詳細な地図データを用意して、それらの
情報をそれぞれの路上局を介して車両に送信して、車両
を目的地まで的確に誘導するサービスであり、将来的に
自動航行システムとしても期待がかけられている。

この場合、車両側では、路上局から送信される道路情
報をCRT等のディスプレイに表示して、その地図上に自
車位置を示して周辺状況を把握する構成である。この位
置検出方式としては、自車位置を外部から入力する方法
と、自車位置を自力にて計測しながら走行する自立航法
とに大別される。

自車位置を外部から入力する方法として、前記路上局
とは別に路上に沿って配置された位置ビーコンから指向
性のある電波を送信して、この標定電波を車両の位置検
出装置にて受信して、位置ビーコンに対する車両位置を
測定する方法があった。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、従来の路車間通信システムにおける車
両位置検出方式では、路上に、位置標定用のビーコンと
通信用の路上局とを設けなければならず、それらの設置
に手間がかかるという問題があった。さらに、車両に
は、通信用の車載装置と位置検出用の受信機とを搭載し
なければならず、それら相互間の情報交換の整合をとら
なければならないなど、システム全体の統一が面倒であ
った。また、コスト的にも、２重の装備を必要とするこ
とにより、高コストとなる問題があった。

さらに、実際の道路上では、高速走行を行う車両によ
って電波を受信するため、受信する電波に、マルチパス
フェージングによる電界の急激な落ち込みや、反射、回
折波による異常伝搬が生じる。このため、位置ビーコン
に対する車両の位置を判定するための信号に、その判定
のための変調と同様の雑音が複数発生するのが実情であ
った。そのために、車両の位置検出に誤動作が生じるお
それがあった。

本発明は、このような従来技術の欠点を解消して、路
車間通信システムの路上局から通信データを受信すると
ともに、この受信に際して位置検出を行うことができ、
さらにこの場合、マルチパスフェージング等による雑音
を伴う不安定な受信電界の中でも正確に位置検出を行う
ことができる車両位置検出方式およびその移動局におけ
る車載装置を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段） 本発明は上述の課題を解決するために、路上に沿って
配設された路上局と、その通信エリアを通過する移動局
との間にて相互に通信を行う路車間通信システムにおけ
る車両位置検出方式において、路上局は、その通信エリ
アに進入した移動局に、少なくとも移動局が自局の最近
点付近を通過する際には、その前後にわたって連続的に
通信波を送信して、この通信波を受信する移動局は、そ
の通信波の電界強度を測定して、その最大点を検出する
ことにより、それぞれの路上局に対する自局の位置を求
めることを特徴とする。

また、この車両位置検出方式において、移動局は、路
上局から送信される通信波の電界強度を測定して、その
測定波形を、所定の時定数を用いて波形整形することに
より、その波形から雑音成分を除去して、この雑音成分
を除去した波形より、電界強度の最大点を求めて、路上
局に対する位置を検出するとよい。

さらに、この車両位置検出方式において、移動局は、
路上局から送信された通信波の電界強度を所定の時定数
にて波形整形した信号から、所定のレベル以上の値を抽
出して、その最大値を検出することにより、路上局に対
する位置を検出すればよい。

また、この車両位置検出方式において、移動局は、路
上局から送信される通信波を受信する際に、その通信エ
リアに浸入した地点からの累積距離を測定して、その範
囲における受信波の電界強度を測定して、その電界強度
の波形から雑音成分を除去した波形の最大値を求めるこ
とにより、路上局に対する最近点位置を検出するとよ
い。

一方、この発明は、路上に沿って設置された路上局
と、その通信エリアにて相互に通信を行う移動局におけ
る車載装置において、この車載装置に、路上局から送信
される通信波の電界強度を検出する電界強度検出手段
と、この電界強度検出手段の検出結果を、所定の時定数
によりその包絡線波形を検出する時定数回路と、この時
定数回路の包絡線波形より受信波の電界強度の最大値を
検出して車両の位置を求める信号処理手段とを具備して
なることを特徴とする。

また、この発明の車載装置は、時定数回路の出力波形
が所定のレベル以上か否かを検出する比較回路を有す
る。

さらに、この発明の車載装置は、自局が路上局の通信
エリアに進入してからの累積距離を測定するための累積
距離測定手段を有する。

また、この発明の車載装置は、前記時定数回路の出力
波形を、自局の速度を受信波の波長にて除算した値より
高い周波数にてサンプリングするサンプリング回路を有
する。

（作 用） 本発明の路車間通信システムにおける車両位置検出方
式およびその移動局における車載装置によれば、移動局
は、路上局から送信される通信波を受信して通信データ
を得るとともに、その通信波の電界強度を測定して、そ
の電界強度の最大値を検出することにより、路上局に対
する自車位置を同時に検出し得る。

この場合、所定の時定数にて、測定した通信波の電界
強度波形を整形することにより、マルチパスフェージン
グによる細かい凹凸のパルスを除去して、真の電界強度
の最大値を的確に求め得る。

（実施例） 次に添付図面を参照して本発明による路車間通信シス
テムにおける車両位置検出方式およびその移動局の車載
装置の実施例を説明する。

この路車間通信システムにおいては、第２図に示すよ
うに、道路に沿って所定の間隔、たとえば道路に許容さ
れる車速に応じて数百メートルないし数キロメートルの
間隔にて路上局10が配設されている。これら路上局10
は、路上を通過する車両12と無線にて通信を行う基地局
として機能する固定局である。これら路上局10は、それ
ぞれ路上局相互間の距離に比べてはるかに小さい通信エ
リアＥ、たとえば50〜100メートル程度の通信エリアＥ
を有しており、これら通信エリアＥにて道路を走行する
車両12と数秒間にわたって相互に高速の通信を行う。車
両12には、路上局10と相互に通信を行うための車載装置
20（第１図参照）が搭載されている。

この路車間通信システムでは、車両12を道路の混雑状
況や気象条件に応じて適切なルートに誘導するためのナ
ビゲーションサービスを行う。このナビゲーションサー
ビスは、路上局10を統括する上位局、正確には上位局に
接続された情報センタにおいて、路上局10にて計測され
る交通流および各道路の規制情報や気象情報等の道路情
報を入手して、さらには各地区の詳細な地図データ等を
用意して、これら道路情報を路上局10を介して車両12に
送信して、車両12を目的地まで的確に誘導するサービス
である。

このサービスを受ける車両12は、路上局10から送信さ
れる上記地図データ等の道路情報を表示するためのCRT
等のディスプレイを備えている。車両12は、このディス
プレイの地図上に自車位置を表示して周辺道路状況を把
握する。

この実施例では、車両12の位置検出方式として、車両
12が、路上局10から送信される通信波を受信して、その
受信電界強度を測定することにより、路上局10に対する
位置を検出して自車位置を求める。

路上局10は、通信データを、たとえば、BPSK（Bipola
r Phase Shift Keying）変調等の変調波にて変調して、
この信号を、たとえば2GHz帯の準マイクロ波の搬送波に
載せて送信する。この電波は、路上局10に備えられた空
中線１のほぼ直下位置Ｐを中心に半径50〜100メートル
範囲に向って放射される。

車両12は、この電波を受信することにより、その受信
電界強度が最大となる空中線14の直下位置Ｐを検出し
て、自車位置を求める。この車両12の車載装置20を第１
図を参照して、さらに詳細に説明する。なお、この図に
おいて、たとえば送信部等の本発明に直接関係のない部
分は、説明の都合上省略されている。

この図において、空中線22は、無指向性の空中線であ
り、路上局10から送信される準マイクロ波の電波をいず
れの方向からも均等に受信する。

高周波部24は、空中線22にて受信した準マイクロ波の
信号に同調してその信号を増幅する。中間周波部26は、
高周波部24にて増幅された準マイクロ波の信号から搬送
波を取り除き中間周波数に変換して増幅する。

変調波検波部28は、中間周波部26にて中間周波数に変
換された信号からBPSK変調波を検波する回路である。こ
の検波部28にて変調波から通信データが抽出される。

信号処理部30は、変調波検波部28にて抽出された通信
データをディスプレイに表示するための処理を行う。こ
の信号処理部30は、後述する位置検出処理を行う。

RSSI（受信電界強度）レベル発生回路32は、路上局10
から送信された電波の受信電界強度に比例した値を出力
する回路であり、中間周波部26の信号を利用して、その
電界強度レベルを検出する。

時定数回路34は、所定の時定数を有する回路であり、
RSSIレベル発生回路28の出力波形において急激なレベル
変化が生じた場合等に、その変化を吸収して、その波形
整形を行う回路である。具体的には、RSSIレベル発生回
路32から第３図に示すようなマルチパスフェージングに
よる落ち込みを含む波形が検出された場合、そのフェー
ジングによる落ち込みFpのパルス幅を吸収する時定数
を、後述する車速距離測定部40から送出される選択信号
SSに基づいて選択して、落ち込みFpを除去し、第４図に
示すようにその包絡線波形を出力する。たとえば、この
時定数回路34は、選択信号SSを入力したときに、抵抗値
を変化させてその時定数を変える。

比較回路36は、時定数回路34にて得られた受信電界強
度の包絡線波形を入力して、その波形に所定値以上のレ
ベル値が検出されているか否かを検出する回路であり、
所定値以上のレベル値が検出されているときに信号処理
部30に有意信号SYを送出する。

サンプリング回路38は、時定数回路34の出力をサンプ
リングする回路である。このサンプリング回路38は、車
両12の速度に基づいて発生されるサンプリングパルスSP
に応動してサンプリングを行う。このサンプリングパル
スSPは、車速距離測定部40にて生成される。

車速距離測定部40は、センサ部42と、車速パルス発生
部44と、距離パルス発生部46と、車速距離制御部48とか
ら構成されている。センサ部42は、たとえば、車輪の回
転を検出するセンサであり、その検出結果を車速パルス
発生部44および距離パルス発生器46へ送出する。このセ
ンサ部42のセンサとしては、対地速度を検出する対地セ
ンサでもよい。車速パルス発生部44は、センサ42の検出
結果から速度パルスを発生する、たとえば毎秒ごとにお
ける車輪の回転数に応じたパルスを送出する。距離パル
ス発生部46は、センサ部42の検出結果を計数することに
より距離パルスを発生する。たとえば、1mの走行ごとに
１個のパルスを送出する。車速距離制御部48は、車速パ
ルス発生部44から発生される速度パルスに基づいて車両
12の速度を演算し、あらかじめ設定されている受信波の
波長にて速度を除算した値よりも高い周波数にてサンプ
リングパルスSPを発生する。この周波数に応じた選択信
号SSを時定数回路34へ送出する。また、この車速距離制
御部48は、距離パルス発生部46から送出される距離パル
スを計数して、その累積距離情報SRを信号処理部30へ送
出する。

信号処理部30は、比較回路36から送出される有意信号
SYを取り込んでいる期間に、サンプリング回路38の出力
と車速距離制御部48の累積距離情報SRとを入力して、受
信電界強度の最大点を検出して車両位置を求め、ディス
プレイにその位置を表示する処理を行う。

次に、この実施例における位置検出方法を上記各部の
動作とともに説明する。

車両12が路上局10の通信エリアＥに進入すると、路上
局10は車両12に対してプリアンブル、同期信号、自局の
識別符号等を含む導入信号を送信する。車両12の車載装
置20では、この導入信号のプリアンブルおよび同期信号
を受信することにより、後に送信される通信波の受信同
期を正確に取ることができ、識別符号を受信することに
より、いずれの位置の路上局10かを識別することができ
る。これらの信号の受信に対して車両12は、路上局10へ
自局の識別信号を送信する。これら路上局10からの導入
信号の送信および車両12からの識別信号の送信は、ほぼ
瞬間的に行われ、車両12は、路上局10の通信エリアに浸
入して２〜３メートル以内にてその送受信が行われる。

これに続いて、車両12と路上局10との間にて双方向の
通信が行われる。このとき、路上局10は、ナビゲーショ
ンサービス等の通信データの送信を行う。この信号が数
秒間送信されている期間に、車両12は、路上局10の直下
位置Ｐを通過し、その位置を検出する。

この電波を受信している車両12の車載装置20において
は、受信した信号を高周波部24、中間周波数26にて所望
のレベルの信号に増幅する。中間周波部26にて中間周波
数に変換された信号は、変調波検波部28にて検波され
る。変調波検波部28にて検波された変調波は、その通信
データが信号処理部30において復元処理されでディスプ
レイに送信され、その通信データが映像または文字とし
て表示される。この場合、音声等の通信データの処理も
行われ、スピーカ等から音声として出力される。

一方、RSSIレベル発生回路32は、中間周波部26の出力
信号の受信電界強度を検出する。その出力波形は、第３
図に示すように、路上局10の空中線14の直下位置Ｐに近
づくにつれてレベル値が大きくなり、Ｐ点を過ぎると、
再びそのレベル値が低下する波形変化を生じる。しかし
ながら、その出力には、マルチパスフェージングによる
落ち込みパルスFpが複数現れており、このまま信号処理
部30に入力すると、そのパルスFpの前後を検出して位置
検出に誤差が生じるおそれがある。

そこで、この実施例においては、パルスFpによる落ち
込みを時定数回路34で吸収して、信号処理部30における
誤認を防止している。一般に、車両の走行により生じる
マルチパスフェージングの周波数FDは、車速をVm/s、受
信波の波長をλｍとすると、FD＝V/λとなる。その周期
Ｔは、1/FDであるから、少なくともこの周期Ｔを越える
パルス幅を有する落ち込みは生じない。

したがって、車速距離測定部40にて車速を検出して、
その周期Ｔを演算して選択信号SSを時定数回路34に送出
する。具体的には、車速距離測定部40のセンサ部42が車
輪の回転等を検出して、その検出結果に応動して車速パ
ルス発生部44から車速パルスが発生されている。この車
速パルスを入力した車速距離制御部48は、そのパルスを
計数して車両12の速度を演算する。車速距離制御部48
は、あらかじめ設定されている受信波長を求めた車速で
除算して、その結果を選択信号SSとして時定数回路34に
送出する。時定数回路34は、その周期Ｔに応じた時定数
を選択して、第４図に示すように、パルスFpを吸収する
包絡線波形を出力する。この出力は、サンプリング回路
38にてサンプリングされて信号処理部30に供給される。
サンプリング回路38には、選択信号SSと同様に車速距離
測定部40にて車速に基づいて演算されたマルチパスフェ
ージングの周波数FDより高い周波数のサンプリングパル
スSPが供給されている。

また、車速距離測定部40においては、センサ部42の検
出結果より距離パルス発生部46から距離パルスを発生し
て、その累積距離を車速距離制御部48にて演算して信号
処理部30に供給している。

さらに、信号処理部30には、比較回路36から時定数回
路34の検波出力が所定のレベル以上か否かを示す有意信
号SY（第５図）が供給されている。

この結果、信号処理部30は、有意信号SYが「１」のと
きに、サンプリングデータSDと、累積距離SRを入力し
て、受信電界強度の最大点を検出して路上局10の直下点
Ｐを検出する。つまり、有意信号SYを入力して、路上局
10の直下位置付近Ｐに達したことを検出して、その帰還
におけるサンプリングデータSDの最大点を検出して、そ
の点が通信エリアＥに車両12が進入していずれの位置付
近にて現れたかを検出して位置決定を行うことができ
る。信号処理部30は、このようにして検出した車両位置
を上記地図データとともに、ディスプレイに表示する。

以下、各路上局10を通過する際に、車両12に最新の道
路情報が提供されるとともに、その位置が正確に更新さ
れて、車両12が的確な進路へ誘導される。

なお、上記実施例においては、変調波をBPSK変調とし
て、搬送波を2GHz帯の準マイクロ波としたが、この発明
においては、それら変調方式および周波数帯にとらわれ
ることなく、路車間通信に適した変調方式および周波数
帯であればいずれでもよい。また、上記実施例において
は、車両位置検出地点を路上局10の空中線の直下位置と
したが、その空中線の特性により、最大受信電界強度が
効率良く求められる地点であれば、いずれの位置でもよ
い。その場合、あらかじめ車載装置にそのデータを設定
しておけばよい。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明の路車間通信システムに
おける車両位置検出方式およびその移動局の車載装置に
よれば、次の各効果を奏することができる。

1.移動局は、路上局から送信される通信波を受信して通
信データを得るとともに、その通信波の電界強度を測定
して、その電界強度の最大値を検出することにより、路
上局に対する自車位置を同時に検出ことができる。した
がって、位置検出用のビーコンを設置する手間を省くこ
とができるとともに、車両にも位置標定用の受信機を備
える手間を省くことができ、さらに路車間通信における
道路情報と位置情報との整合を容易に行うことができ
る。この結果、システム全体の統一を簡単に行うことが
できる優れた効果を奏する。

2.路上局は、従来と同様に単に通信波を送信するのみで
あり、位置検出のための特別の電波を送信する必要がな
いので、位置検出用のビーコンを設置しない分だけシス
テムを安価に構成することができる。

3.通信波の受信電界強度を検出した際に、その測定波形
を所定の時定数にて、波形を整形することにより、マル
チパスフェージングによる細かい凹凸のパルスを除去し
て、真の電界強度の最大値を的確に求めることができ
る。したがって、位置検出を正確に行うことができ、将
来的に計画されている自動航行システムにおける精度を
さらに高めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による路車間通信システムにおける車
両位置検出方式の実施例における車載装置を示す機能ブ
ロック図、 第２図は、本発明が適用される路車間通信システムの概
略構成を示す概念図、 第３図は同実施例の移動局における受信電界強度を示す
波形図、 第４図は同実施例における受信電界強度の包絡線波形を
示す波形図、 第５図は、同実施例における有意信号を示す波形図であ
る。 主要部分の符号の説明 10……路上局 12……車両 14……空中線 20……車載装置 22……空中線 24……高周波部 26……中間周波部 28……変調波検波部 30……信号処理部 32……RSIIレベル発生回路 34……時定数回路 36……比較回路 38……サンプリング回路 40……車速距離測定部 42……センサ部 44……車速パルス発生部 46……距離パルス発生部 48……車速・距離制御部

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】路上局と移動局との間で相互に通信を行う
   移動通信システムにおいて、 前記移動局は、 前記路上局が送信する通信波の電界強度を検出する電界
   強度検出手段と、 該電界強度検出手段の出力波の包絡線波形を所定の時定
   数を用いて検出する包絡線波形検出手段と、 該包絡線波形検出手段により検出された包絡線波形を該
   移動局の移動速度を前記通信波の波長で除算した値より
   高い周波数にてサンプリングするサンプリング手段と、 該サンプリング手段の出力に基づいて前記電界強度の最
   大値を検出し、該最大値に基づいて該移動局の位置を求
   める信号処理手段とを有することを特徴とする移動通信
   システム。