JP3884221B2

JP3884221B2 - 電波ビーコン直下位置検出方法

Info

Publication number: JP3884221B2
Application number: JP2000228231A
Authority: JP
Inventors: 康方鈴木
Original assignee: Alpine Electronics Inc
Current assignee: Alpine Electronics Inc
Priority date: 2000-07-28
Filing date: 2000-07-28
Publication date: 2007-02-21
Anticipated expiration: 2020-07-28
Also published as: JP2002040119A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電波ビーコン直下位置検出方法に係わり、特に、道路近傍に設けられた電波ビーコンより交通情報を受信して出力するナビゲーション装置等の移動端末における電波ビーコン直下位置検出方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車載用ナビゲーション装置は、(1) 車両位置を検出してDVDなどの地図記憶媒体から車両位置周辺の地図データを読み出して地図をディスプレイ画面に描画し、かつ、該地図上の自車位置に車両位置マークを重ねて描画する機能、(2) 車両位置マークをディスプレイ画面の所定箇所に固定表示すると共に、車両が移動するに従い地図をスクロール表示する機能、(3) 出発地点から目的地点までコスト最小(例えば最短時間あるいは最短距離)の経路を探索し、画面に該経路を表示する機能、等を有している。
【０００３】
以上の機能に加えて、車載用ナビゲーション装置は、道路交通情報通信システムVICS (VICS は登録商標であり、以下同様である )が提供する渋滞、事故、規制等の道路交通情報を受信してこれらをリアルタイムに地図上に表示する機能を有している。VICS( 登録商標）における道路交通情報の表示法としてレベル１〜レベル３が利用でき、状況や目的に応じて所望のレベルで道路交通情報を表示できるようになっている。レベル１は文字情報表示モードであり、ディスプレイ画面の上方エリアに文字で、区間旅行時間情報、障害情報、サービス情報、一般ＦＭ文字情報等を表示するものである。レベル２は簡易図形表示モードであり、渋滞監視道路の簡易図形を描画し、該簡易図形上に渋滞・障害情報などを表示するものである。レベル３は地図情報表示モードであり、渋滞・事故・規制などの情報を、地図上にリアルタイムに表示するものである。
【０００４】
VICS情報を通信する手段としては、現在、光ビーコン、電波ビーコン及びFM多重放送電波が利用されている。各通信手段の通信エリアはFM多重放送が１局につき10〜50km、電波ビーコンが１基につき60〜70m、光ビーコンが１基につき3.5mである。このため、通信エリアの広いFM多重放送は広域の交通情報を流し、電波ビーコンと光ビーコンは限られた地域のより詳細な交通情報を流すようになっている。
【０００５】
図４（ａ）は渋滞に関するVICS情報例であり、道路を構成するリンクの番号、渋滞先頭位置、渋滞長、渋滞度等を含んでいる。渋滞先頭位置は図４（ｂ）に示すようにリンクＬＫの終端Ｂからの距離、渋滞長は渋滞している区間の距離、渋滞度は渋滞の度合を示し、不明／渋滞なし／混雑／渋滞の４段階で表現する。
図５は従来のレベル３における渋滞表示例であり、渋滞範囲にわたって道路にそって渋滞を示す赤線矢印Ａ，Ｂを地図上に表示するもので、上り、下り別々に渋滞表示する。かかるＶＩＣＳ道路交通情報を利用することにより、運転者は渋滞道路、通行規制道路、事故発生道路を回避して目的地に短時間で到達できるようになる。
【０００６】
上記３つの通信手段のうち、電波ビーコンからは図６に示すように交通情報がサイクリックに１サイクル／Ｎフレームで送られ、各フレーム間にT1(=2ms+α)のアイドル信号が挿入される。各フレームは図７に示すように128バイト/16ms(=64kbps)のサイズを備え、4バイトの同期部SYNC、19バイトのフレームヘッダ部、103バイトの実データ部、2バイトのCRC部で構成され、いくつかの実データで大区分データ(可変長)が構成される。同期部SYNCはフレーム先頭を検出するものである。フレームヘッダ部は、ヘッダ識別子、ビーコン番号、情報形態など種々のヘッダ情報を含んでいる。情報形態とは、情報提供対象方向を特定するもので、主方向/従方向/両方向いずれの交通情報であるかを特定するものである。実データ部は、VICSにおける前記レベル1〜3に基づいた表示をするための各種情報を含んでいる。
【０００７】
電波ビーコンには図８(a)〜(c)に示すように片側車線用ビーコンと両側車線用ビーコンがあり、それぞれ車へサイクリックに情報を送信する。片側車線用ビーコンの場合((a),(b))、交通情報が提供される方向を主方向とし、両側車線用ビーコンの場合((c))、ビーコンが設置されている路肩側の交通方向を主方向とする。片側車線用ビーコンは道路の主方向用のみの情報を送信し、両側車線用ビーコンは、主方向と従方向の両方の情報を送信する。
【０００８】
電波ビーコンBCNから提供される情報を用いて主方向を識別するには、ＡＭ変調信号の位相に基づいて判定する。電波ビーコンBCNは図９(a)に示すように、交通情報についてはビーコン通過前側及び後側において同一の交通情報信号を放射するが、ＡＭ信号についてはビーコン通過前側と後側において互いに位相が異なるＡＭ信号を放射する。この場合、ビーコンBCNからのＡＭ信号の位相は主方向の交通流に対して、「同位相」から「逆位相」に変化するように設置する。この結果、移動端末(図示せず)は、ビーコンBCNより受信したＡＭ信号の位相（同位相、逆位相）を検出し、該位相に基づいて主方向／従方向の別を判定する。例えば、図９(b)に示すように、ビーコンBCNからのＡＭ信号の位相が「同位相」から「逆位相」に変化すれば主方向に進行していると判定し、逆に、「逆位相」から「同位相」に変化すれば従方向に進行していると判定する。
【０００９】
図１０は電波ビーコン通過前後と1KHzのＡＭ信号の位相関係図である。電波ビーコンBCNは、ビーコン通過前側と後側の両方向において64kbpsの速度で交通情報をフレーム毎に放射すると共に、ビーコン通過前側と後側において互いに位相が異なる1KHzのＡＭ信号を放射する。すなわち、電波ビーコンは、ビーコン通過前側ではフレーム先頭（同期部SYNC)で立上ってフレームと同位相となるＡＭ信号Ｓ_AMを発生し、ビーコン通過後側ではフレーム先頭（同期部SYNC)で立下がってフレームと逆位相となるＡＭ信号Ｓ_AMを発生する。
【００１０】
図１１は従来の方向判定回路の構成図であり、同期検出部１はフレームデータより同期部SYNCを検出し、1KHz信号発生部２は同期部SYNCが検出されるとフレームと同位相の1KHz信号Ｓ_INTを内部的に発生する。比較部として動作する排他的論理和回路(EXOR回路)３はビーコン電波より復調した1KHzのＡＭ信号Ｓ_AMと内部1KHz信号Ｓ_INTとの排他的論理和演算を実行して出力する。EXOR回路３は1KHzのＡＭ信号Ｓ_AMの位相が内部1KHz信号Ｓ_INTの位相と一致していれば、”０”を出力し、異なれば”１”を出力する。方向判定部４はフレーム毎に”０”，”１”を監視し、４フレーム連続して”０”であれば同位相、４フレーム連続して”１”であれば逆位相、それ以外は不定と判定する。方向判定部４は、上記の位相検出を継続し、移動端末がビーコン直下を通過して検出位相が「同位相」から「逆位相」に変化すれば、主方向に進行していると判定し、逆に、移動端末がビーコン直下を通過して検出位相が「逆位相」から「同位相」に変化すれば、従方向に進行していると判定する。主方向と判定した場合には、ビーコンより送信される主方向または両方向の交通情報を表示し、従方向と判定した場合にはビーコンより送信される両方向の交通情報のみを表示し、主方向の交通情報は表示しない。
図１１の従来の方向判定回路は、マルチパスやフェージングによりＡＭ信号の位相が反転したり、位相の遅れ、進みが発生すると、位相判定を誤ってしまい、移動端末は表示してはいけない反対方向の交通情報を表示したり、表示すべき交通情報を表示しなかったりする問題がある。
【００１１】
図１２は本願出願人が既に提案済みの別の方向判定回路の構成図である。同期検出部１はフレームデータより同期部SYNCを検出し、1KHz信号発生部２は同期部SYNCが検出されるとフレームと同位相の1KHz信号Ｓ_INTを内部的に発生する。比較部として動作する排他的論理和回路(EXOR回路)３はビーコン電波より復調した1KHzのＡＭ信号Ｓ_AMと内部1KHz信号Ｓ_INTとの排他的論理和演算を実行して出力する。EXOR回路３は1KHzのＡＭ信号Ｓ_AMの位相が内部1KHz信号Ｓ_INTの位相と一致していれば、”０”を出力し、異なれば”１”を出力する。サンプリング部５はEXOR回路３の出力信号を10KHzでサンプリングし、カウンタ６はサンプリング信号が”１”であればカウントアップし、方向判定部７は計数値に基づいてフレーム毎に同位相／逆位相／不定を判定する。
【００１２】
EXOR回路３は図１３(a),(b)に示すように、1KHzのＡＭ信号Ｓ_AMの位相が内部1KHz信号Ｓ_INTの位相と一致していれば(同位相)、ローレベル”０”を出力し、異なれば(逆位相)、ハイレベル”１”を出力する。1フレームは16msであるから、 10KHzでサンプリングすると１フレーム当り160個のサンプリング信号が得られる。(a)の同位相時にEXOR回路出力は"0"であるからカウンタ６の計数値は「0」、(b)の逆位相時にEXOR回路出力は"1"であるからカウンタ６の計数値は「160」となる。実際には、マルチパスやフェージングにより(c)に示すように1KHzのＡＭ信号Ｓ_AMの位相が反転したり、位相の遅れ、進みが発生するから、方向判定回路７は計数値が0〜10であれば同位相と判定し、計数値が150〜160であれば逆位相と判定し、計数値が11〜149であれば位相不定と判定する。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
図１２の方向判定回路によれば、図１１の方向判定回路に比べて精度良く主方向、従方向の別を判定することができる。しかし、図１２の方向判定回路は、電波ビーコンからの受信状態（受信電界強度）を考慮しないで位相判定している。このため、電波ビーコンから離れた、受信電界強度が弱い地点で位相判定すると誤る場合がある。また、図１２の方向判定回路は、16msの短いフレーム単位で位相判定し(同位相、逆位相、位相不定)、１フレーム単位で判定した位相の変化により直下位置判定を行なう。このように１フレーム単位で位相判定すると、マルチパスやフェージング、トラックとの併走による位相乱れの影響を受けやすく、位相判定を誤る場合が多い。位相判定を誤るとビーコンの直下位置検出を誤ることになり、表示すべき交通情報を表示しなかったり、表示してはいけない反対方向の交通情報を表示したりする問題が生じる。すなわち、受信電界強度を考慮せず、しかも、１フレーム単位で位相判定するだけでは不十分である。
以上より、本発明の目的は、受信状態（受信電界強度）を考慮し、かつ、多数のフレームにおける位相判定を考慮して正確に直下位置検出ができるようにすることである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、道路近傍に設けられた電波ビーコンより交通情報を受信して出力する移動端末の電波ビーコン直下位置検出方法である。本発明では、(1) 電波ビーコンよりビーコン通過前側と後側の両方向に同一の交通情報信号を放射すると共に、ビーコン通過前側と後側に互いに位相が異なるＡＭ信号を放射し、(2) 移動端末において、ビーコンからの受信電界強度を検出すると共に、ビーコンから受信したＡＭ信号の位相をフレーム毎に検出し、(3) 受信電界強度が第１の設定強度より大きいとき、ＡＭ信号の位相が第１の位相(同位相)であるか第２の位相(逆位相)であるかに応じて位相カウント値をカウントアップあるいはカウントダウンし、かつ、位相カウント値のピーク値を監視し、(4) ピーク値が設定値より大きく、かつ、該ピーク値と位相カウント値の差が設定値を越えたとき、移動端末はビーコン直下位置に存在すると判定する。なお、上記直下位置判定条件に加えて、更に、受信電界強度が第２の設定強度（＞第１の設定強度）より大きく、かつ、受信電界強度のピーク値が設定ピーク値以上のとき、移動端末はビーコン直下位置に存在すると判定する。
以上のようにすれば、受信状態（受信電界強度）を考慮し、かつ、多数のフレームにおける位相判定を考慮して、正確にアンテナ直下を検出することができ、正しく交通情報を表示することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
（Ａ）直下位置検出条件
・第１の直下位置検出条件
フレーム毎の位相判定を図１２と同様に行い、同位相のとき位相カウント値θをカウントアップし、逆位相のときカウントダウンする。このようにすると、該位相カウント値θは図１（ａ）の実線で示すようにビーコン直下位置まで増加し、ビーコン直下位置を通過すると減少する。そこで、位相カウント値がピーク値から減少を開始したときをビーコン直下位置と推定できる。しかし、マルチパスやフェージング、トラックとの併走による位相乱れの影響を受けると点線で示すように、ビーコン直下位置を通過しなくても、位相カウント値が受信状態悪化地点で減少して増加することがある。かかる場合、位相カウント値はピーク値θp′をとり、ピーク値θp′から減少する。従って、直下位置通過によるピーク値からの位相カウント値の減少と、受信環境悪化によるピーク値からの位相カウント値の減少を区別しなければならない。
【００１６】
そこで、本発明では、
(1) ビーコン直下位置に接近すると受信状態が良くなり、ピーク値は設定ピーク値θpsより大きくなること、
(2) 受信状態が悪化した場合、位相カウント値θは設定値θ_TH以上減少しないこと(θ_TH減少するには16・θ_TH(ms)悪化状態が継続する必要がある)、
を考慮し、以下のようにしてビーコン直下位置であると判定する。すなわち、位相カウント値θのピーク値θpを監視し、該ピーク値θpが設定ピーク値θpsより大きく、かつ、位相カウント値θがピーク値より減少して該ピーク値θpとの差|θp-θ|が設定値θ_THを越えたとき、移動端末はアンテナ直下位置に存在していると判定する。
【００１７】
以上では、受信電界強度を考慮しなかったが、受信電界強度Ｅも位相カウント値θと同様には図１（ｂ）の実線で示すようにビーコン直下位置まで増加し、ビーコン直下位置を通過すると減少する。また、マルチパスやフェージング、トラックとの併走による位相乱れの影響を受けると点線で示すように、受信電界強度が減少する。そこで、受信状態が悪い地点における位相判定結果を排除するために、受信電界強度Ｅが第１の設定値Ｅs₁(例えば0.9V)以下ではフレーム毎の位相判定結果により位相カウント値θをカウントせず、受信電界強度Ｅが第１の設定値Ｅs₁(=0.9v)以上の受信状態が良好なときのみ位相判定結果をカウントする。
【００１８】
・第２の直下位置検出条件
ビーコン直下位置に接近すると受信状態が良くなり、受信電界強度Ｅが大きく、また、受信電界強度のピーク値Ｅpも大きくなっている。そこで、本発明では、上記第１の直下位置検出条件が満たされた時、更に、(1) 受信電界強度Ｅが第２の設定強度Ｅs₂（例えば1.1V）より大きく、かつ、(2) 受信電界強度Ｅのピーク値Ｅpが設定ピーク値Ｅ ps(例えば1.5V)以上のとき、移動端末はアンテナ直下位置に存在していると判定する。以上のようにすれば、正確に直下位置判定を行うことができる。
以上では、主方向に進行して直下位置を検出した場合であるが、従方向に進行して直下位置を検出する場合も同様に行える。ただし、従方向に進行している場合、位相カウント値θは負方向に増加し、ビーコン直下通過後、零に向かって減少する。
【００１９】
（Ｂ）直下位置検出構成
図２は本発明の直下位置検出構成図である。無線受信部１１はアンテナATNにより受信したビーコンからの無線信号を中間周波信号に周波数変換してＡＭ復調部１２、ＦＭ復調部１３に入力する。ＡＭ復調部１２はビーコンから送出された1KHzのAM信号Ｓ_AM(図１０参照）を復調し、ＦＭ復調部１３はビーコンから送出されたFM変調信号を復調し、ＡＤ変換器１４はFM復調信号を64kbpsのディジタルデータDATAに変換して出力する。位相検出部１５は図１２に示す構成を備えており、１フレーム毎に検出ＡＭ信号Ｓ_AMの位相（同位相／逆位相／不定）を判定して出力する。電界強度検出部１６は無線受信部のＳメータ端子より受信電界強度Ｅを検出し、電界強度ピーク監視部１７はフレーム毎に受信電界強度Ｅのピーク値を監視する。処理部１８は位相検出部１５から入力する(1) 位相（同位相／逆位相／不定）、(2) 受信電界強度Ｅ、(3) 受信電界強度のピーク値Ｅpを用いて直下位置検出処理を行い、直下位置検出後、データDATAに基づいて交通情報の表示処理を行う。
【００２０】
図３は処理部１８による本発明の直下位置判定処理フローである。
データDATAのフレームヘッダ(図７参照）に含まれるビーコン番号に基づいてビーコンNo.が変化したことを検出したとき、あるいは、受信電界強度が設定レベル以上になってエリアインを検出したとき(ステップ101)、処理部１８は内部的に保持する位相カウント値θ、位相ピーク値θp、電界強度ピーク値Ｅpをクリアする(ステップ102)。
【００２１】
位相検出部１５はフレーム毎にＡＭ信号Ｓ_AMの位相を検出して処理部１８に入力する（ステップ１０３）。処理部１８は位相が検出されると受信電界強度Ｅが第１の設定強度Ｅs₁(=0.9v)以上であるかチェックし(ステップ104)、Ｅ＜Ｅs₁(=0.9v)であれば、入力された検出位相を無視し、次のフレームの検出位相の入力を待つ。
Ｅ≧Ｅs₁(=0.9v)であれば、検出位相が同位相であるか、逆位相であるか、不定であるかチェックし（ステップ105)、不定であれば、次のフレームの検出位相の入力を待つ。検出位相が同位相であれば、位相カウント値θ(初期値は0)をカウントアップ(θ+1→θ)し、(ステップ106)、逆位相であれば、位相カウント値θをカウントダウン(θ-1→θ)する(ステップ107)。
【００２２】
しかる後、位相カウント値のそれまでのピーク値θpと現位相カウント値θの差の絶対値が設定値θ_TH（例えば10)以上になったチェックする(ステップ108)。|θp-θ|＜θ_THであれば、位相カウント値のピーク値θpの更新処理を行い(ステップ109)、以後、ステップ103以降の処理を行う。ピーク値θpの更新処理は、現ピーク値θpと現位相カウント値θの大小比較をおこない、θp≧θであればピーク値θpを変更せず、θp＜θであれば現位相カウント値θを新たにピーク値θpとする(θ→θp）。
【００２３】
ステップ108において、|θp-θ|≧θ_THであれば、現受信電界強度Ｅが第２の設定値Ｅs₂(=1.1v)以上であるかチェックし(ステップ110)、Ｅ＜Ｅs₂(=1.1v)であれば、ステップ103以降の処理を繰り返す。Ｅ≧Ｅs₂(=1.1v)であれば、ピーク値Ｅpが設定ピーク値Ｅ ps(=1.5v)以上であるかチェックする(ステップ111)。
Ｅp＜Ｅ ps(=1.5v)であれば、ステップ103以降の処理を繰り返し、Ｅp≧Ｅ ps(=1.5v)であれば、ビーコン直下位置であると判定し（ステップ１１２）、処理を終了する。
【００２４】
以上では、（Ａ）で説明した第２の直下位置検出条件を満足する場合に直下位置判定をしたが、ステップ108において|θp-θ|≧θ_THとなった時、直ちにビーコン直下位置であると判定することもできる。すなわち、第１の直下位置検出条件を満足する場合に直下であると判定することもできる。
以上、本発明を実施例により説明したが、本発明は請求の範囲に記載した本発明の主旨に従い種々の変形が可能であり、本発明はこれらを排除するものではない。
【００２５】
【発明の効果】
以上本発明では、受信電界強度が第１の設定強度より大きいとき、ＡＭ信号の位相が第１の位相(同位相)であるか第２の位相(逆位相)であるかに応じて位相カウント値をカウントアップあるいはカウントダウンし、かつ、位相カウント値のピーク値を監視し、該ピーク値が設定値より大きく、かつ、該ピーク値と位相カウント値の差が設定値を越えたとき、移動端末はビーコン直下位置に存在すると判定する。また、本発明では、上記直下位置検出条件が満たされた時、更に、(1) 受信電界強度が第２の設定強度より大きく、かつ、(2) 受信電界強度のピーク値が設定ピーク値以上のとき、移動端末はビーコン直下位置に存在していると判定する。この結果、本発明によれば、受信状態（受信電界強度）を考慮し、かつ、多数のフレームにおける位相判定を考慮して、正確にビーコン直下位置を検出することができ、正しく交通情報を表示することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】直下位置検出条件説明図である。
【図２】直下位置検出構成図である。
【図３】直下位置判定処理フローである。
【図４】 VICS情報例である。
【図５】レベル３の道路渋滞表示例である。
【図６】交通情報の送信説明図である。
【図７】フレーム構成図である。
【図８】主方向、従方向の説明図である。
【図９】主方向、従方向判定説明図である。
【図１０】ビーコン通過前後と1KHzのＡＭ信号の位相関係図である。
【図１１】従来の方向判定回路である。
【図１２】既提案の方向判定回路である。
【図１３】タイムチャートである。
【符号の説明】
１１・・無線受信部
１２・・ＡＭ復調部
１３・・ＦＭ復調部
１５・・位相検出部
１６・・電界強度検出部
１７・・電界強度ピーク監視部
１８・・処理部

Claims

道路近傍に設けられた電波ビーコンよりフレーム単位で送られてくる交通情報を受信して出力する移動端末の電波ビーコン直下位置検出方法において、
電波ビーコンよりビーコン通過前側とビーコン通過後側の両方に同一の交通情報信号を放射すると共に、ビーコン通過前側とビーコン通過後側に互いに位相が異なるＡＭ信号を放射し、
移動端末において、フレーム毎に受信電界強度を検出すると共に電波ビーコンから受信した前記ＡＭ信号の位相を検出し、受信電界強度が第１の設定強度より大きいとき、ＡＭ信号の位相が第１の位相であるか第２の位相であるかに応じて位相カウント値をカウントアップあるいはカウントダウンし、かつ、位相カウント値のピーク値を監視し、
該ピーク値が設定値より大きく、かつ、該ピーク値と位相カウント値の差が設定値を越え、更に、受信電界強度が前記第１の設定強度より大きい第２の設定強度より大きく、かつ、受信電界強度のピーク値が設定ピーク値以上であれば、移動端末は電波ビーコン直下位置に存在すると判定する、
ことを特徴とする電波ビーコン直下位置検出方法。