JP3792479B2 - 車載用ビーコン受信機 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両外部から電波ビーコンを介して送られてくる交通情報を受信する車載用ビーコン受信機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、光ビーコン又は電波ビーコンを使用して、道路走行中の車両に、事故情報、渋滞情報及び駐車場空き情報等の交通情報を提供するシステムが実用化されている。このようなシステムを利用するには、例えば車両にビーコン受信機とナビゲーション装置とを搭載する。ビーコン送信機は道路上に設置されており、車両がビーコン送信機の設置位置に近づくと、車両に搭載されたビーコン受信機にビーコン情報が受信される。ビーコン受信機は、受信したビーコン情報から交通情報を抽出してナビゲーション装置に送る。ナビゲーション装置は、ビーコン受信機から送られてきた交通情報をディスプレイ装置に表示する。例えば、ナビゲーション装置は、渋滞情報を受信すると、ディスプレイ装置に表示した地図上に、対応する道路に沿って渋滞を示す赤色の矢印を表示する。
【０００３】
電波ビーコンでは、１パケットを１２８バイトとし、データをＧＭＳＫ（Gaussian Filtered MSK ）変調し、更に１ｋＨｚでＡＭ変調している。図６は電波ビーコンのフレーム構成を示す図である。この図６に示すように、電波ビーコンの１フレームは、４バイトの同期符号、１２２バイトのデータ部、２バイトのＣＲＣ符号により構成されている。また、データ部は、１９バイトのヘッダ部と１０３バイトの実データ部とにより構成されている。ヘッダ部には、そのデータが主方向用データか、従方向用データか、又は主従両方用データかを識別するためのコードが含まれおり、車両の走行方向に応じた交通情報をユーザに提供するようになっている。
【０００４】
図７（ａ），（ｂ）は、電波ビーコンのＡＭ復調信号とデータパケットとの関係を示す図である。電波ビーコン受信機では、受信した電波ビーコンを復調してＡＭ検波することにより、データパケットと、周波数が１ｋＨｚのＡＭ復調信号とが得られる。１フレーム分のデータパケットの先頭ビット受信に同期してＡＭ復調信号が立ち上がっている場合を同相（図７（ａ）参照）、立ち下がっている場合を逆相（図７（ｂ）参照）という。また、同相の信号が受信される領域を同相域、逆相の信号が受信される領域を逆相域という。
【０００５】
電波ビーコン送信機からは、図８に示すように、上り車線を走行する車両と下り車線を走行する車両とに、同相及び逆相の信号を送っている。同相域から逆相域の方向に走行する場合を主方向、逆相域から同相域の方向に走行する場合を従方向という。
電波ビーコン受信機は、電波ビーコンが同相から逆相に変化した場合に主方向を走行していると判定し、逆相から同相に変化した場合に従方向を走行していると判定する。ナビゲーション装置は、受信データから走行方向に応じたデータを抽出し、ディスプレイ装置に表示する。
【０００６】
従来の電波ビーコン受信機では、位相の判定を以下に示す方法により行っている。すなわち、従来の車載用電波ビーコン受信機では、データパケットの先頭ビットの受信に同期して１ｋＨｚの基準信号を生成し、この基準信号で周波数が１ｋＨｚのＡＭ復調信号をサンプリングして、例えば４回以上同一位相のときを同相、４回以上逆位相のときを逆相としている。そして、同相から逆相に変化した地点、又は逆相から同相に変化した地点を特定して電波ビーコン送信機の直下の位置とし、電波ビーコン送信機の直下の位置が確定した後に、車両が主方向を走行しているのか、従方向を走行しているのかを判定している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来のビーコン受信機では、ビーコン送信機の直下の位置及び車両の走行方向の判定の信頼性が十分でない。図９は、横軸に電波ビーコン送信機からの距離をとり、縦軸に電界強度をとって、電波ビーコン送信機の近傍の電界強度分布を示す図である。この図９に示すように、電波ビーコン送信機の直下では電界強度が低く、また、同相成分と位相成分との混在やマルチパス等の影響により、ＡＭ復調信号の位相が乱れている。このため、従来のビーコン受信機では、ビーコン送信機の直下の位置及び車両の走行方向の判定を誤るおそれがある。
【０００８】
なお、特開平１１−２９６７９２号公報には、電波ビーコン送信機の直下の位置判定の信頼性を向上させることを目的とし、受信した電波ビーコンの電界レベルのピーク値が高い場合と低い場合とでＡＭ変調成分のサンプリング回数を変化させることが提案されている。しかし、この方法においては、電界レベルのしきい値を適切に設定する必要があり、信頼性が十分とはいえない。
【０００９】
以上から本発明の目的は、路上ビーコン送信機の直下の位置及び車両の走行方向をより正確に判定することができる車載用ビーコン受信機を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記した課題は、電波ビーコンを受信する電波ビーコン受信部と、前記電波ビーコン受信部の出力をＡＭ復調してＡＭ復調信号を抽出するＡＭ復調部と、前記電波ビーコン受信部の出力を復調してビットデータを出力するデータ復調部と、前記ビットデータから同期符号を検出し、同期信号を出力する同期検出部と、周波数が一定の基準信号を生成する基準信号生成部と、前記基準信号よりも周波数が高いサンプリングクロックを生成するサンプリングクロック生成部と、前記ＡＭ復調信号と前記基準信号とを比較する比較部と、前記比較部の出力を前記サンプリングクロックに同期したタイミングでサンプリングするサンプリング部と、前記同期信号により初期化され、前記サンプリング部の出力をカウントするカウンタと、前記カウンタの出力に応じて位相を判定する位相判定部とを有することを特徴とする車載用ビーコン受信機により解決する。
【００１１】
以下、本発明の作用について説明する。
本発明においては、ＡＭ復調信号と基準信号とを比較部で比較し、基準信号よりも周波数が高いサンプリングクロックで比較部の出力をサンプリングする。そして、その結果をカウンタでカウントし、同期信号から次の同期信号まで（すなわち、１フレーム分）のカウント値で位相を判定する。このようにして、本発明においては、１フレーム毎に位相を判定する。そして、例えばフレーム毎の位相判定を複数フレームにわたって監視することにより、同相域と逆相域との境界、すなわち路上ビーコン送信機の直下の位置及び車両の進行方向を高精度で判定することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、添付の図面を参照して説明する。
図１は本発明の実施の形態のビーコン受信機の構成を示すブロック図、図２は位相比較判定部の構成を示すブロック図である。
ビーコン受信機１０は、ビーコン受信部１１、データ復調部１２、１ｋＨｚＡＭ復調部１３、電界レベル検出部１４、同期検出部１５、位相比較判定部１６及びデータ処理部１７により構成され、ナビゲーション装置３０に接続される。
【００１３】
ビーコン受信部１１は、アンテナ１８で受信した所定の周波数の高周波信号（電波ビーコン）を中間周波信号（ＩＦ信号）に変換して出力する。データ復調部１２は、ビーコン受信部１１から出力された中間周波信号をＧＭＳＫ変調し、ビットデータを抽出する。ＡＭ復調部１３は、ビーコン受信部１１から出力された中間周波信号をＡＭ検波し、周波数が１ｋＨｚのＡＭ復調信号Ａ1 を抽出する。電界レベル検出部１４は、中間周波信号を検波して受信電界レベルを検出し、受信電界レベルに応じた信号を出力する。
【００１４】
同期検出部１５は、データ復調部１２から出力されたビットデータを監視し、同期符号が検出されると、同期符号の検出タイミングに合わせて同期信号を出力する。
位相比較判定部１６は、図２に示すように、基準信号生成部２１、サンプリングクロック生成部２２、ＥＸＯＲゲート（イクスクルーシブＯＲゲート）２３、サンプリング部２４、アップダウンカウンタ２５及び位相判定部２６により構成されている。
【００１５】
基準信号生成部２１は、同期信号に同期したタイミングで周波数が１ｋＨｚの基準信号Ａ0 を生成して出力する。サンプリングクロック生成部２２は、同期信号に同期したタイミングで周波数が２ｋＨｚのサンプリングクロックを生成して出力する。ＥＸＯＲゲート２３は、ＡＭ復調部１３から出力されたＡＭ復調信号Ａ1 と基準信号生成部２１から出力された基準信号Ａ0 とを入力し、図３（ａ）に示すように、ＡＭ復調信号Ａ1 及び基準信号Ａ0 の論理値が一致しているときは“Ｌ”を出力し、図３（ｂ）に示すように、ＡＭ復調信号Ａ1 及び基準信号Ａ0 の論理値が相互に異なるときは“Ｈ”を出力する。
【００１６】
サンプリング部２４は、サンプリングクロック生成部２２から出力されたサンプリングクロックの周波数でＥＸＯＲゲート２３の出力をサンプリングする。アップダウンカウンタ２５は、同期信号により初期化され、サンプリング部２４の出力が“Ｈ”のときはカウンタの値に１を加算（＋１）し、“Ｌ”のときはカウンタの値から１を減算（−１）する。この例では、アップダウンカウンタ２５は０から６３までをカウント可能であり、同期信号により初期化されたときには、カウンタ値ａが３２になるものとする。位相判定部２６は、同期信号に同期したタイミングでアップダウンカウンタ２５のカウント値を入力し、そのカウント値に応じて、同相、逆相又は不定を示す位相判定信号を出力する。
【００１７】
データ処理部１７は、データ復調部１２からビットデータを入力し、位相比較判定部１６から出力された位相判定信号と、電界レベル検出部１４から出力された電界レベル信号とに応じてビットデータを処理して、路上ビーコン送信機の直下の位置の判定、車両の走行方向の判定及び交通情報の抽出を行う。これらのデータはナビゲーション装置３０に送られ、車両の走行方向に応じた交通情報がナビゲーション装置３０のディスプレイ装置に表示される。
【００１８】
図４は、位相比較判定部１６の動作を示すタイミングチャートである。この図４に示すように、ＡＭ復調信号Ａ1 には、ノイズやフィルタの影響等により、特に信号の立ち上がり部及び立ち下がり部にジッタが発生している。また、ビーコン送信機の直下では、ＡＭ復調信号が不安定になることがある。
図５は、本実施の形態のビーコン受信機の位相判定時の動作を示すフローチャートである。まず、ステップＳ１１において、同期検出部１５で同期符号が検出され、同期信号が出力されると、ステップＳ１２に移行する。そして、アップダウンカウンタ２５が初期化され、アップダウンカウンタ２５にカウント値ａの初期値として３２（ａ＝３２）がセットされる。
【００１９】
その後、ステップＳ１３に移行し、同期信号に同期したタイミングで周波数が１ｋＨｚの基準信号Ａ0 が生成され、ＥＸＯＲゲート２３により基準信号Ａ0 とＡＭ復調信号Ａ1 とが比較される。更に、同期信号に同期したタイミングで周波数が２ｋＨｚのサンプリングクロックが生成され、サンプリング部２４はサンプリングクロックに同期したタイミングでＥＸＯＲゲート２３の出力をサンプリングする。アップダウンカウンタ２５は、サンプリング部２４から出力された信号が“Ｌ”のときはカウント値ａに１を加算し、“Ｈ”のときはカウント値ａから１を減算する。そして、次の同期信号に同期したタイミングでカウント値ａを位相判定部２６に出力する。
【００２０】
次に、ステップＳ１４において、カウント値ａの値を調べる。すなわち、位相判定部２６では、カウント値ａが３７以上（ａ≧３７）のときはステップＳ１４ｃに移行して同相と判定し、カウント値ａが２７以下（ａ≦２７）のときはステップＳ１４ａに移行して逆相と判定し、カウント値ａが２７よりも大きく、３７よりも小さいとき（２７＜ａ＜３７）はステップＳ１４ｂに移行して位相が不定と判定し、その結果をデータ処理部１７に出力する。
【００２１】
データ処理部１７では、例えば位相比較判定部１６の出力が数フレームにわたって同相（又は、逆相）が連続し、その後、数フレームにわたって逆相（又は同相）が連続したときに路上ビーコン送信機の直下の位置を判定し、車両が主方向を走行しているのか、従方向を走行しているかの方向判定を行って、その結果をビートデータから抽出した交通情報とともにナビゲーション装置３０に伝達する。ナビゲーション装置３０では、ビーコン受信機から送られてきた方向判定に基づき、走行方向に応じた交通情報をディスプレイ装置に表示する。
【００２２】
本実施の形態では、上述したように、１フレーム毎に同相か、逆相か、又は不定かを判定している。そして、データ処理部１７では、数フレーム分の位相の状態を監視し、同相が連続した状態から逆相が連続した状態（又は逆相が連続した状態から同相が連続した状態）に変化したときを、路上ビーコン送信機の直下の位置と判定する。これにより、ビーコン送信機の直下の位置及び車両の走行方向の判定結果の信頼性が向上するという効果が得られる。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ＡＭ復調信号と基準信号とを比較部で比較し、基準信号よりも周波数が高いサンプリングクロックで比較部の出力をサンプリングしてカウンタでカウントし、そのカウント値に基づいて位相を判定するので、ビーコン送信機の直下の位置及び車両の走行方向の判定結果の信頼性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の実施の形態のビーコン受信機の構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、同じくそのビーコン受信機の位相比較判定部の構成を示すブロック図である。
【図３】図３（ａ）はＡＭ復調信号と基準信号とが同相のときのＥＸＯＲゲートの出力及びアップダウンカウンタのカウントを示す図、図３（ｂ）はＡＭ復調信号と基準信号とが逆相のときのＥＸＯＲゲートの出力及びアップダウンカウンタのカウントを示す図である。
【図４】図４は、位相比較判定部の動作を示すタイミングチャートである。
【図５】図５は、実施の形態のビーコン受信機の位相判定時の動作を示すフローチャートである。
【図６】図６は、電波ビーコンのフレーム構成を示す図である。
【図７】図７（ａ），（ｂ）は、電波ビーコンのＡＭ復調信号とデータパケットとの関係を示す図である。
【図８】図８は、ビーコン送信機から送信されるＡＭ変調信号の位相を示す模式図である。
【図９】図９は、電波ビーコン送信機の近傍の電界強度分布を示す図である。
【符号の説明】
１０…電波ビーコン受信機、
１１…ビーコン受信部、
１２…データ復調部、
１３…ＡＭ復調部、
１４…電界レベル検出部、
１５…同期検出部、
１６…位相比較判定部、
１７…データ処理部、
１８…アンテナ、
２１…基準信号生成部、
２２…サンプリングクロック生成部、
２３…ＥＸＯＲゲート、
２４…サンプリング部、
２５…アップダウンカウンタ、
２６…位相判定部、
３０…ナビゲーション装置。

Claims (5)

1. 電波ビーコンを受信する電波ビーコン受信部と、
   前記電波ビーコン受信部の出力をＡＭ復調してＡＭ復調信号を抽出するＡＭ復調部と、
   前記電波ビーコン受信部の出力を復調してビットデータを出力するデータ復調部と、
   前記ビットデータから同期符号を検出し、同期信号を出力する同期検出部と、
   周波数が一定の基準信号を生成する基準信号生成部と、
   前記基準信号よりも周波数が高いサンプリングクロックを生成するサンプリングクロック生成部と、
   前記ＡＭ復調信号と前記基準信号とを比較する比較部と、
   前記比較部の出力を前記サンプリングクロックに同期したタイミングでサンプリングするサンプリング部と、
   前記同期信号により初期化され、前記サンプリング部の出力をカウントするカウンタと、
   前記カウンタの出力に応じて位相を判定する位相判定部と
   を有することを特徴とする車載用ビーコン受信機。
2. 前記カウンタは、前記サンプリング部の出力の論理値によりアップダウンするアップダウンカウンタであることを特徴とする請求項１に記載の車載用ビーコン受信機。
3. 前記基準信号は、前記ＡＭ復調信号と同一の周波数であることを特徴とする請求項１に記載の車載用ビーコン受信機。
4. 前記比較部は、前記ＡＭ復調信号と前記基準信号との排他的論理和を演算する論理回路により構成されることを特徴とする請求項１に記載の車載用ビーコン受信機。
5. 前記基準信号は、前記同期信号に同期したタイミングで生成されることを特徴とする請求項１に記載の車載用ビーコン受信機。

Images