JP3429366B2 - 移動体と固定局との間の無線データ交換方法 - Google Patents

移動体と固定局との間の無線データ交換方法

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    • G07B15/06—Arrangements for road pricing or congestion charging of vehicles or vehicle users, e.g. automatic toll systems
    • G07B15/063—Arrangements for road pricing or congestion charging of vehicles or vehicle users, e.g. automatic toll systems using wireless information transmission between the vehicle and a fixed station
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は固定局のアンテナ装置を
用いて、移動体に搭載されている送／受信機器と固定局
との間の無線データ交換を実行する方法であって、上記
移動体は固定局に対して相対的に移動するものであり、
上記固定局の送信及び／又は受信プロフィールが電子的
に１つの移動体へ配向可能であるようにした方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】その種方法はＤＥ４１０７８０３Ａ１か
ら公知である。そこに記載されている問合わせ装置の適
用例として通行料金の自動支払手法が記載されている。
通行料金を支払うべき各車両は送信ー／受信機器を有す
る自動的引き落とし装置を備える。上記送信ー／受信機
器は料金所に固定的に設けられた送信ー／受信装置によ
り作動され、両者間のダイヤローグ（対話）が開始され
る。その際先ず、引き落とし装置は通行料金を記帳し、
それに引き続いてそれについての受領確認信号を料金所
の送信ー／受信装置へ送信する。当該の過程中車両の各
々に対して複数の個々のアンテナ素子からなる１つのア
ンテナ装置により１つの送信及び／又は受信プロフィー
ルが生ぜしめられる。このために第１の手法によればア
ンテナが設けられ該アンテナの送信及び／又は受信プロ
フィールが所定のビーム照射領域に固定される。要する
に、この場合において各走行レーンに対して、又は１つ
の走行レーンの各セグメント（該セグメント中で１つの
車両が走行する）に対して、１つのアンテナが設けられ
なければならない。捕捉検出さるべき領域が多くの走行
レーンから成る場合、多くのアンテナから成る著しくコ
ストの高い装置構成が必要である。第２手法では当該ア
ンテナ装置（構成）は複数の位相制御される個別アンテ
ナから成り、該個別アンテナは移動する車両に、送信及
び／又は受信プロフィールを追従制御させ得るものであ
る。勿論、このために、個々の車両の位置についての情
報が必要とされる。上記の位置情報は道路内に装着され
た誘導ループにより与えられる。位置情報の取得は著し
く複雑であり、屡々十分に精確には行われない、それと
いうのは誘導ループによっては車両の位置はいずれにし
ろ評価ないし推定し得るが、車両内部での送信ー／受信
機器の位置は評価ないし推定可能でない。
【０００３】
【発明の目的】従って本発明の基礎を成す課題とすると
ころは冒頭に述べた形式の方法において、位置情報の検
出を改良し、ここにおいて、付加的に必要な技術的手段
に対するコストをできるだけわずかなものにすることで
ある。
【０００４】
【発明の構成】上記の課題の解決のため本発明によれば
第１のフェーズにて送信及び／又は受信プロフィールの
可変の配向により、探索領域を掃引し、移動体の応答信
号についてチェックし、ここにおいて、応答信号受信の
時点を、位置測定のため当該の送信及び／又は受信プロ
フィールの瞬時の調整値と相関付け、第２フェーズにて
データ交換の行われている間中、上記送信及び／又は受
信プロフィールを、探索領域内で位置の確定された移動
体の送信／受信機器へ固定するのである。
【０００５】本発明は下記の事項に立脚する、即ち、位
置情報が固定局のアンテナ装置により求められ、ここに
おいて、位置測定のため、本発明の手法では特別な探索
フェーズが設定され、一方本来のデータ交換が後続のフ
ェーズにて行われる。本発明の方法過程を位置検出のた
めの探索過程と、引き続くデータ交換過程への分離によ
り、位置決定を簡単な手法で且、著しく迅速に大したデ
ータ交換を行うことなく行い得、そして、当該のデータ
交換を第２フェーズにて実施する。該第２フェーズにて
移動体の送信ー／受信機器の位置（情報）が記憶され、
その結果アンテナ装置の送信及び／又は受信プロフィー
ルがデータ交換の目的で調整され得る。その場合一般
に、アンテナ装置の送信及び／又は受信プロフィールを
データ交換中追従制御すると有利である。このことはそ
れ自体公知の技術により次のようにして行われ得る、即
ち例えば、データ交換の際固定局により受信された信号
の振幅変化が評価されるようにするのである。
【０００６】本発明の有利な実施形態によれば、探索過
程中既に移動体の速度が既に評価ないし推定され、当該
追従制御は第２フェーズにて評価ないし推定された速度
に基づき行われる。探索過程中調整された送信及びー又
は受信プロフィールは重なり合い得、それにより、多重
の応答信号が生じ得る。アンテナ装置により受信された
それぞれの信号振幅の評価により位置の良好な推定を行
い得る。
【０００７】探索フェーズにおける位置決定の精度が次
のようにして高められ得る、即ち当該探索領域がアンテ
ナ装置の送信及び／又は受信装置により多重に掃引され
るようにするのである。探索領域の繰り返し掃引は先行
の掃引とは異なった手法で行われ得、例えば送信及び／
又は受信プロフィールの変化された配向を以て、他の速
度と以て、又は次のようにして行われ得る、探索領域の
たんに一部のみが掃引されるようにして行われ得る。有
利には繰り返し掃引が、先行掃引の際受信された応答信
号に依存して制御される。多重の探索過程中移動体はさ
らに移動するので、応答信号から運動（移動）の方向を
も推定し得る。当該情報は有利に追従制御のため用いら
れ得る。
【０００８】次に図示の実施例を用いて本発明を詳述す
る。
【０００９】
【実施例】図１に示す装置構成は車両１（該車両は道路
の所定の区間２内を移動し送／受信機器３を有する）を
固定局４で捕捉検出するために使用される。上記固定局
４は当該道路にブリッジ状にまたがって延長されてお
り、複数の電子的に可制御のアンテナ５を有し該アンテ
ナは例えばそれぞれ１つの走行レーン６に対応付けられ
得る。
【００１０】車両１の送／受信機器３はプロセッサを備
え該プロセッサによってはある金額の蓄えられている小
切手から通行料金が差し引かれる。区間（領域）２にお
いて各車両１は所定の通行料金を差し引かれたか否かに
ついてコントロールを受けなければならない。このため
に固定局４は無線信号例えばマイクロ波信号を送信し該
信号によっては車両１の送／受信機器３の送信機が作動
され、その結果上記車両によっては引き落としの実施済
みについての受領確認信号が送信される。固定局４は当
該領域２におけるそれぞれの個々の車両１を、受領確認
信号が送信されたか否かについてチェックする。ＮＯの
場合は例えば車両の写真撮影によりそれの表示マーキン
グが固定局に保持され、もって、車両保有者が検出さ
れ、その結果該保有者から通行料金が事後的に徴収され
得る。
【００１１】車両１と固定局４との間のデータ伝送は半
二重で行われ、換言すれば、固定局４から車両１へ（ダ
ウンリンク）及びその逆（アップリンク）のほうにデー
タが交互に伝送される。固定局４のアンテナ５はデータ
交換の際ダウンリンク中情報（例えば支払うべき金額に
ついて）を車両１に送信し、その際各車両にそれの情報
が識別子を用いて対応付け（割付）られる。
【００１２】図１に示すように、アンテナ５により捕捉
検出可能な領域２が探索領域７と、データ交換領域８と
に細分化されている。アンテナ５はこれに対応つけられ
た、探索領域７の部分（該部分は走行トラック６におけ
る重なり領域に係わり得る）を掃引し、探索領域７内に
位置する車両１の送／受信機器３を位置測定する。当該
の位置決定（測定）後データ交換はデータ交換領域８内
で行われ、その際所属のアンテナ５はそれぞれの車両１
ないしそれの送／受信機器３に固定的にセッティング調
整された状態に保持され、場合により車両１の運動に相
応して追従制御される。
【００１３】探索領域７にて探索のため単に応答信号の
存在が固定局４によりチェックされさえすればよいの
で、探索過程は極めて迅速に実施され得る。従って、探
索過程を繰返）すことも可能であり、而も、有利に受信
された応答信号に依存して変化された探索ステラテジー
（戦略）を以て当該の探索過程を繰り返すことも可能で
ある。車両１ないしそれの送／受信機器３の検出された
位置に基づき少なくとも所期位置がデータ交換領域８に
おけるデータ交換のため十分な確実性を以て表示規定さ
れ得る。多くの場合において、データ交換は次のように
迅速に実施され得る、即ち車両が最大可能な速度のもと
でデータ交換の全持続時間中所属のアンテナ５のセッテ
ィング調整された送／受信プロフィール内に位置せしめ
られ、換言すれば疑似的に静止状態に保持されるように
迅速に実施され得る。それぞれのアンテナ５の送／受信
プロフィールを車両１に追従させることが可能であり、
信頼性の向上に有利である。このことは有利に探索過程
の際推定される車両の速度及び場合により運動方向を用
いて行われ得る。
【００１４】図２は複数のアンテナ素子９から成る１つ
のアンテナ５を示す。上記アンテナ素子はビーム形成ネ
ットワーク１０に接続されており、該ネットワークによ
ってはアンテナ５の送／受信プロフィールが可調整であ
る。
【００１５】車両１の送／受信機器３の信号の受信のこ
こで示されている場合に対してアンテナ素子９の出力信
号は次のように重み付けられている、即ちアンテナ５に
より、当該車両１から固定局４へのデータ伝送のため固
定の主受信ローブが上記車両１へ指向されるように重み
付けられている。
【００１６】円偏波信号を受信するアンテナ素子を使用
すると有利である、それというのは当該の円偏波信号は
一重及び多重にも反射された信号（例えば道路、固有の
車両、又は隣接車両における反射）に関して比較的に障
害ノイズを受け難いからである。車両に対応付けられた
個々の受信プロフィール指向作用を同様に障害を受け難
いように高めることは次のように達成し得る、即ち１つ
のビーム放射器群に合成接続された複数のアンテナ素子
９により各受信プロフィールが生成されるようにするの
である。その際各ビーム放射器群によっては１つの受信
信号が送出される。
【００１７】探索領域７における個々の車両の位置測定
のため車両１（これは当該アンテナ５に対して探索領域
内に位置する）のアンテナ５は信号を受信する。プロセ
ッサは個々のアンテナ素子９の受信信号Ｘ（ｔ）から、
個々の車両１の瞬時位置についての情報を導出する。当
該の位置情報によってはデータ交換フェーズにて各アン
テナ５に属するビーム形成ネットワーク１０において個
々のアンテナ素子９の信号が次のように重み付けられる
（換言すれば各アンテナ素子９の信号位相及び／又は信
号振幅９が次のように調整される）、即ちアンテナ５に
よっては各車両１に対して所定の方向性特性ダイヤグラ
ムが生成されここにおいて主受信ローブが当該の車両１
に向けられ受信プロフィールが潜在的に障害ノイズを惹
起するそのつど他の車両１の方向では主受信ローズに比
してできるだけ高い受信減衰度を有するように重み付け
（調整される）。各アンテナ素子９に対して調整さるべ
き、各受信プロフィールの位相及び振幅を以下要約的に
一括すれば複合重み計数Ｗ（ｔ）と称される。重み付け
は連続的なアナログ的な又は時間離数的なデジタル受信
信号Ｘ（ｔ）に適用され得る。それの相応して、各受信
信号値に対して設けられ回路手段が、重み付けのための
実現されるべきである。個々のアンテナ受信信号Ｘ
（ｔ）の重み付けは連続的にただし離散的（個別）時点
でのみ変化され得る。車両１にて最大限、固定局４によ
り捕捉可能な領域２によりピックアップし得るのと同じ
数のアンテナ５が接続されている。ビーム形成ネットワ
ーク１０と共に接続されている。それにより、各車両１
には１つの固有の受信プロフィールが対応付けられ得
る。
【００１８】各車両により受信され、所属のビーム形成
ネットワーク１０にて相応に重み付けられた受信信号が
加算器１２にて重畳され、形成された和信号Ｙ（ｔ）が
受信器３に供給される。
【００１９】受信プロフィールを車両の位置に適合する
ことが必要である場合、当該適合調整（適応化）はデー
タ交換中（２つのアップリンク伝送中）位置検出により
繰り返し得る。
【００２０】位置検出（測定）の精度の改善のための他
の適応方法によれば、受信機１３の出力信号から品質判
定尺度から複合ベクトルＷ（ｔ）に対する制御信号が導
出されるようにする。評価回路はプロセッサ１３と併さ
って、受信機出力信号及び場合により、アンテナ素子９
の個別信号から、例えば有効信号とノイズ信号出力との
比を求め、その際上記有効信号は次のような車両により
受信された信号であり、即ち主受信ローブがそこへ向け
られるべき車両により受信されたノイズ信号でありそし
てノイズ信号は他の車両により受信された信号であり該
信号に対しては受信プロフィールの、できるだけ強く減
衰された領域、理想的場合では零位置が向けられるべき
である。そのような形成された品質信号ｅ（ｔ）からプ
ロセッサ７はビーム形成ネットワーク１０に対する複合
重み付けベクトルＷ（ｔ）を求め、それにより主受信ロ
ーブの配向、及び品質信号ｅ（ｔ）を最大にさせる受信
プロフィールの領域の減衰された領域の配向が生ぜしめ
られる。このためにプロセッサ１１は隣接するビーム形
成ネットワークの複合重み付けベクトルＷ（ｔ）を得る
ことができる。
【００２１】重み付けベクトルの初期設定のためには評
価回路１４は応答信号の、探索過程の際求められた振幅
Ｓ（ｔ）又は車両１の検出された速度Ｖ（ｔ）について
の情報をプロセッサ１１へ伝送し得るようにすると好適
である。
【００２２】図３は１つのアンテナ５に属する探索領域
７における探索過程を明示する。描かれた円１５は位置
測定のため探索領域７の掃引の際の形成された通信ゾー
ンの−３ｄＢ輪部を特徴付ける。その際、探索領域８も
隣接アンテナ５の相応の領域から厳しく分離されておら
ず、それにより、隣接アンテナ５（及び隣接ビーム形成
ネットワーク１０の重み付けベクトルＷ（ｔ））の情報
を考慮すると有利である。
【００２３】実施例の記載から明らかなように、送信ー
及び／又は受信プロフィールがもっぱら受信に関してロ
ーブ状に構成されることにより探索と追従制御の双方が
行われ、それにより、固定局４の送信信号に関して、何
等の方向性選別分離が必要でないようになる。勿論、非
選別分離の状態で受信をし、探索過程及びデータ交換過
程のため所定の送信プロフィールを使用することも可能
である。さらに局所的に定宜された送信プロフィール
も、受信プロフィールも組み合わせて使用され得る。
【００２４】
【発明の効果】本発明によれば位置情報の検出を改良
し、ここにおいて、付加的に必要な技術的手段に対する
コストをできるだけわずかなものにするという効果が得
られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】固定局に接近する送／受信機器付車両の平面略
図である。
【図２】電子的可制御アンテナのブロック接続図であ
る。
【図３】図２のアンテナを用いての探索過程の概念図で
ある。
【符号の説明】
１ 車両 ２ 道路所定区間 ３ 送／受信機器 ４ 固定局 ５ アンテナ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特表 平６−508452（ＪＰ，Ａ) 欧州特許出願公開588045（ＥＰ，Ａ １) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H04B 7/24 - 7/26 H04Q 7/00 - 7/38 G01S 13/00 - 13/95 H01Q 3/00 - 3/46 G07B 15/00

Claims (10)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 固定局（４）のアンテナ装置（５）を用
    いて、移動体に搭載されている送／受信機器（３）と固
    定局（４）との間の無線データ交換を実行する方法であ
    って、上記移動体は固定局（４）に対して相対的に移動
    するものであり、上記固定局の送信及び／又は受信プロ
    フィールが電子的に１つの移動体へ配向可能であるよう
    にした方法において、第１のフェーズにて送信及び／又
    は受信プロフィールの可変の配向により、探索領域
    （７）を掃引し、移動体（１）の応答信号についてチェ
    ックし、ここにおいて、応答信号受信の時点を、位置測
    定のため当該の送信及び／又は受信プロフィールの瞬時
    の調整値（Ｗ（ｔ））と相関付け、第２フェーズにてデ
    ータ交換の行われている間中、上記送信及び／又は受信
    プロフィールを、探索領域（７）内で位置の確定された
    移動体（１）の送信／受信機器（３）へ固定することを
    特徴とする移動体と固定局との間の無線データ交換を実
    行する方法。
  2. 【請求項２】 上記送信及び／又は受信プロフィールが
    第２フェーズにて移動体（１）の送信／受信機器（３）
    に追従制御せしめられるようにした請求項１記載の方
    法。
  3. 【請求項３】 上記探索領域（７）は移動体（１）の送
    信／受信機器の位置ないし移動方向のより一層精確な測
    定のため多重に掃引される請求項１又は２記載の方法。
  4. 【請求項４】 探索領域（７）の繰り返しの掃引の際、
    送信及び／又は受信プロフィールの可変配向を利用する
    請求項３記載の方法。
  5. 【請求項５】 繰り返しの掃引の際、探索領域（７）を
    単に部分的に掃引するようにした請求項３又は４記載の
    方法。
  6. 【請求項６】 探索領域（７）の繰り返しの掃引を、先
    行の掃引に比して異なった速度で行う請求項３から５ま
    でのうちいずれか１項に記載の方法。
  7. 【請求項７】 繰り返された掃引を先行の掃引の際に受
    信された応答信号に依存して制御する請求項３から６ま
    でのうちいずれか１項に記載の方法。
  8. 【請求項８】 第１フェーズにて掃引検出された移動体
    （１）の速度の推定を行う、請求項１から７までのうち
    いずれか１項記載の方法。
  9. 【請求項９】 上記送信及び／又は受信プロフィールの
    追従制御を、第２フェーズにて推定された速度を用いて
    行う請求項２から８までのうちいずれか１項に記載の方
    法。
  10. 【請求項１０】 第１フェーズにて移動体（１）の位置
    測定のために上記送信及び／又は受信プロフィールの配
    向を探索領域（７）上で変化させる際に、上記移動体
    （１）の応答信号の振幅を求めチェックする請求項１か
    ら７までのうちいずれか１項に記載の方法。
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