JP3985345B2

JP3985345B2 - 車両位置検出システム

Info

Publication number: JP3985345B2
Application number: JP17578198A
Authority: JP
Inventors: 順志宇津; 学澤田
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1998-06-23
Filing date: 1998-06-23
Publication date: 2007-10-03
Anticipated expiration: 2018-06-23
Also published as: JP2000013287A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、道路の路側帯に設置された地上局から発せられる電波を受信することにより車両の位置を認識することができる車両位置検出システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自動車の進行方向に存在する先行車との車間距離を一定に保つ車両用走行制御装置として、先行車までの距離を測定するためにレーザを用いた車間距離センサが提供されている。これは、レーザレーダを利用した距離センサを車両に固定して取付け、距離センサによって計測された距離値によって前方の先行車両との距離の検知を行い、車両の速度と前方車両との距離に基づいて運転者に注意を促すものである。
【０００３】
しかし、レーザレーダから照射されるレーザビームの方向は固定されていることから、カーブ走行中は、自車線上を遠方まで照射することができず、路肩の看板やリフレクタ、他の車線を走行する車両を先行車両として検出してしまう問題がある。
【０００４】
そこで、従来より、細い発光ビームを広角度でスキャンすることによりセンシングするビームスキャン方式や、発光素子を複数個備え、広角度の発光領域を得る複数ビーム方式により高い分解能で広いセンシング領域を得ることができる方法が提案されている。
【０００５】
一方、道路を走行中の車両相互間で直接通信を行う車々間通信が研究されている。この車々間通信を利用すれば、道路上で自動車の運転を行う場合、自車両の前後、左右の車両が現在どのような運転状況にあるかという情報を入手することができる。
【０００６】
例えば、特開平５−２２５４９８号公報のものでは、レーザビームを利用して先行車両との車間距離を求め、この車間距離が自車の制動距離、空走距離をもとに定めた所定の距離より小さくなった場合に警報を発すると共に、その情報を車々間通信を利用して後方車両に伝え、後方車両はその情報をもとに早めに警報判断を変更できるようにしたものである。従って、レーザレーダと車々間通信とを利用することにより安全性を大幅に高めることができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、レーザレーダとしてビームスキャン方式、複数ビーム方式を採用することによりセンシング領域を広げても、天候等による検知性能劣化や車両以外の反射物体による誤検出を完全に防止するのは不可能であるものの、先行車両検知の補助情報として、先行車両の位置情報を確実に得ることができれば、より確実な先行車認識が可能となる。
【０００８】
このような先行車両の位置情報は、自車両が道路上のどの位置を走行しているのかを認識することができるのであれば、車々間通信を利用して夫々が他車に位置情報を伝達することにより得ることが可能となる。
【０００９】
従来、このような位置検出の方法として、路上に送信局を設け、その信号を車両側で受信することにより、現在の走行地点を検出する方法が提案されている。例えばＶＩＣＳビーコン局を使ったものの例として特開平５−８１５９６号公報があり、道路沿いの漏洩線路アンテナを使ったものの例として特開平８−５６１８２号公報がある。
【００１０】
しかしながら、どちらの方法にしても、路上局の真下を通過したときの瞬間しか位置の検出ができないという欠点がある。
【００１１】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、地上局との通信領域のどこにいても自車位置を精度良く検出することができる車両位置検出システムを提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明によれば、地上局は、道路に沿って設けられた漏洩線路アンテナに所定波長の電波を送信する。これにより、漏洩線路アンテナは、第１の偏波状態及び第２の偏波状態の電波を道路に沿って交互に放射することにより第１の偏波通信領域及び第２の偏波通信領域を道路に沿って交互に隣接して連続的に形成する。
【００１３】
車両が第１の偏波通信領域に進入すると、受信手段は、第１の偏波状態の電波を受信し、車両が第２の偏波通信領域に進入すると、第２の偏波状態の電波を受信するので、車両位置検出手段は、受信手段が第１の偏波状態の電波または第２の偏波状態の電波を受信した回数と一つの偏波通信間隔とを積算することにより地上局との通信領域における車両の位置を検出することができる。
【００１４】
請求項２の発明によれば、第１の偏波通信領域と第２の偏波通信領域とは一部が重畳しており、その強度が切替わる位置は第１の偏波通信領域と第２の偏波通信領域とが重畳する中心位置であるので、車両位置検出手段は、受信手段が受信する第１の偏波状態及び第２の偏波状態の電波の受信強度が切替わる位置を偏波通信領域の境界位置であると判断するので、偏波通信領域の境界位置を確実に検出することができる。
【００１５】
請求項３の発明によれば、車両位置検出手段は、偏波通信領域の境界位置であると判断してから車速検出手段が検出した車速を積分することにより上記境界位置からの車両位置を検出するので、同一の偏波通信領域における車両位置を確実に検出することができる。
【００１６】
請求項４の発明によれば、車速検出手段の検出結果に基づいて偏波通信領域の境界位置間隔を求め、その境界位置間隔と実際の境界位置間隔とを比較することにより車速検出手段の検出状態の適否を判断することができるので、校正手段は、車両位置検出手段が偏波通信領域の境界位置であると判断してから次の偏波通信領域の境界位置であると判断するまで車速検出手段が検出した車速を積分することにより求めた境界間隔と実際の境界間隔とを比較することにより車速検出手段の検出結果を確実に補正することができる。
【００１７】
請求項５の発明によれば、漏洩導波管アンテナは数ＧＨz のマイクロ波の伝送損失は小さいので、漏洩導波管アンテナから数ＧＨz のマイクロ波を効率よく放射することができる。
【００１８】
請求項６の発明によれば、受信手段は、地上局から送信される電波が右旋円偏波か左旋円偏波かに基づいて何れの偏波通信領域に位置したのかを確実に判断することができる。
【００１９】
請求項７の発明によれば、受信手段は、地上局から送信される電波が所定方向の直線偏波か当該直線偏波と直交する方向の直線偏波かに基づいて何れの偏波通信領域に位置したのかを確実に判断することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
以下、本発明の第１の実施の形態を図１乃至図６を参照して説明する。
図１は、車両位置検出システムの概略構成を示している。この図１において、路上局無線機１（地上局に相当）には、図示しない同軸ケーブル及び同軸導波管変換器を通じて漏洩線路アンテナ２が接続され、その漏洩線路アンテナ２の終端には終端抵抗３が接続されている。この漏洩線路アンテナ２は道路に沿って設けられており、道路に沿って通信領域を形成する。路上局無線機１は、漏洩線路アンテナ２を通じて路上局無線機１の位置、道路の渋滞情報、車両の進行方向の天気等のＶＩＣＳ情報を送信する。
【００２１】
漏洩線路アンテナ２は全長数百ｍからなる漏洩導波管アンテナから構成されている。この漏洩導波管アンテナは、図２に示すように断面矩形枠状の導波管４に十字状のスロット５を所定位置に形成することにより構成されている。つまり、スロット５は、右旋円偏波若しくは左旋円偏波の電波を放射する形状及び位置に形成されており、その配置パターンを数ｍから数十ｍ間隔で変えることによって右旋円偏波スロット列６及び左旋円偏波スロット列７が交互に形成されている。従って、漏洩線路アンテナ２に沿って右旋円偏波の電波と左旋円偏波の電波とが交互に隣接して連続的に放射される。
【００２２】
ここで、漏洩線路アンテナ２による右旋円偏波及び左旋円偏波の電波の放射原理を図３及び図４を参照して簡単に説明する。
導波管内に発生する磁力線を模式的に示す図３において、導波管４内をＺ方向に波長λのマイクロ波が伝播すると、導波管４内には図中に矢印で示すような磁力線が発生し、それに伴って導波管４の管壁には図４に矢印で模式的に示すような電流が流れる。この場合、導波管４内の磁界はＸ方向とＺ方向とで位相が９０度ずれているので、これと垂直方向に流れる導波管表面電流もＸ方向とＺ方向とで９０度位相がずれている。
【００２３】
ここで、導波管４の管壁においてＸ方向に流れる電流とＺ方向に流れる電流との大きさが等しい位置にＸ方向及びＺ方向の十字状のスロットを形成した場合を考えると、管壁を流れる電流がスロットを横切ることにより電界が発生して直線偏波の電波が放射されることから、直交する２つの直線偏波アンテナを形成したことに相当する。この場合、十字状のスロットから放射される直線偏波は強度が同一で位相は９０度ずれていることから、十字状のスロットから放射される直線偏波の合成波は円偏波となり、導波管４に図２に示す位置にスロット５を形成したときは円偏波は右旋円偏波となり、導波管４にスロット５を形成したときは円偏波は左旋円偏波となる。
【００２４】
以上のような構成により、道路には漏洩線路アンテナ２に沿って右旋円偏波通信領域（第１の偏波通信領域に相当）と左旋円偏波通信領域（第２の偏波通信領域に相当）とが交互に形成されるものであり、その境界では両方の偏波通信領域の一部が重畳している。この場合、各偏波通信領域における信号強度は、漏洩線路アンテナ２から離れる程低下するので、偏波通信領域が重畳した領域において両方の通信強度が一致する境界位置は、両方の通信領域が重畳する中心位置となる。
【００２５】
図５は車両に搭載される移動局のブロック図を示している。この図２において、移動局８は、右旋円偏波アンテナ９（受信手段に相当）、左旋円偏波アンテナ１０（受信手段に相当）、検波器１１、比較器１２、アンテナスイッチ１３、アンテナ共用器１４、復調器１５、変調器１６、制御回路１７（車両位置検出手段に相当）を備えて構成されており、各旋円偏波アンテナ９，１０が受信した受信信号を検波器１１で検波する。比較器１２は、検波器１１による検波信号の信号レベルを比較し、互いの信号レベルの大きさが反転したときは比較判定出力を反転するようになっている。
【００２６】
制御回路１７は、比較器１２からの比較判定出力に基づいてアンテナスイッチ１３を切換えることにより受信強度の大きい方のアンテナ９，１０を選択すると共に、アンテナ９，１０からの受信信号を復調器１５で復調することにより路上局無線機１からのＶＩＣＳ情報を取得するようになっている。
【００２７】
また、制御回路１７は、路上局無線機１が形成する偏波通信領域の境界位置間隔を予め記憶しており、比較器１２から比較判定出力が反転する毎にカウンタをカウントアップすると共に、カウント数と偏波通信領域の境界位置間隔とを積算することにより偏波通信領域における自車位置を判定するようになっている。
【００２８】
次に上記構成の作用について説明する。
路上局無線機１は、漏洩線路アンテナ２を通じてＶＩＣＳ情報（路上局無線機１の位置や道路の混雑状況を示す情報等）を出力する。このＶＩＣＳ情報は、漏洩線路アンテナ２を構成する導波管４を通過する際に、右旋円偏波スロット列６から右旋円偏波を右旋円偏波通信領域に出力すると共に、左旋円偏波スロット列７から左旋円偏波を左旋円通信領域に出力する。
【００２９】
図６は移動局８の制御回路１７の制御フローチャートである。この図６において、制御回路１７は、比較器１２からの判定出力が反転したかを判断している（Ｓ１０１）。
【００３０】
さて、車両が進行して最初の右旋円偏波通信領域に進入すると、右旋円偏波アンテナ９が右旋円偏波を受信するようになる。このとき、左旋円偏波アンテナ１０は右旋円偏波を受信しないことから、右旋円偏波アンテナ９の受信信号の信号レベルが左旋円偏波アンテナ１０の受信信号の信号レベルよりも大きくなるので、比較器１２は、そのことを判定して判定出力を制御回路１７に出力する。
【００３１】
制御回路１７は、比較器１２からの判定出力に基づいてアンテナスイッチ１３を切換えることにより右旋円偏波アンテナ９との接続状態に切替え、右旋円偏波アンテナ９が受信した受信信号を変調器１６で変調することにより路上局無線機１からのＶＩＣＳ情報を取得する。従って、車両に搭載された移動局８は、ＶＩＣＳ情報に基づいて路上局無線機１の絶対位置を取得することにより現在位置を判断することができると共に、この先の渋滞状況、天気情報等を取得することができる。
【００３２】
続いて、制御回路１７は、カウント値（初期値＝０）をインクリメントしてから（Ｓ１０３）、カウント値（＝１）に基づいて自車位置を判断する。つまり、制御回路１７は、車両は１番目の偏波通信領域に進入したと判断する。
【００３３】
そして、車両が進行して、右旋円偏波通信領域と左旋円偏波通信領域との重畳領域に位置にすると、移動局８の右旋円偏アンテナ９の受信強度が低下する一方で、左旋円偏波アンテナ１０の受信強度が上昇するようになる。この場合、漏洩線路アンテナ２から放射されるマイクロ波は指向性が高く、通信領域の境界が比較的明確であるので、右旋円偏波通信領域と左旋円偏波通信領域との重畳領域における中心位置で右旋円偏波の電波と左旋円偏波の電波の信号レベルが同一となり、その位置を車両が通過したタイミングで左旋円偏波アンテナ１０による受信信号の受信レベルが右旋円偏波アンテナ９による受信信号の受信レベルを上回るようになる。こりにより、比較器１２は、判定出力を反転するようになる。
【００３４】
制御回路１７は、比較器１２からの判定出力が反転したときは（Ｓ１０１：ＹＥＳ）、偏波通信領域の境界位置に位置したと判断し、カウント値をインクメントしてから、カウント値（＝２）に基づいて車両は２番目の偏波通信領域に進入したと判断する。
【００３５】
以上のような動作により、制御回路１７は、比較器１２から判定出力が反転した回数を示すカウント値に基づいて何番目の偏波通信領域に進入したかを判断し、カウント値と偏波通信間隔とを積算することにより路上局無線機１との通信領域における自車位置を検出することができる。この場合、路上局無線機１から偏波通信領域の境界位置情報を取得することにより現在通信中の路上局無線機１の通信領域における位置を判断することができる。
【００３６】
また、図１に示すように道路上には一部が重畳しながら連続的に右旋円偏波通信領域と左旋円偏波通信領域とが順に交互に形成されているので、移動局８のアンテナ９，１０を偏波通信領域に応じて順に切換えることにより路上局無線機１との通信を途切れることなく行うことができる。
【００３７】
このような実施の形態によれば、路上局無線機１から漏洩線路アンテナ２を通じてＶＩＣＳ情報を送信する際に、道路に沿って漏洩線路アンテナ２から右旋円偏波通信領域と左旋円偏波通信領域とを交互に連続的に形成し、車両に搭載された移動局８がそれらの通信領域を通過する際に、何番目の通信領域の境界位置かを検出するようにしたので、地上局の通信領域における自車位置を検出できない従来例のものと違って、路上局無線機１の通信領域における自車位置を確実に検出することができる。
【００３８】
また、移動局８は、右旋円偏波と左旋円偏波の受信レベルの大小が切替わった位置を偏波通信領域の境界位置であると判断するようにしたので、円偏波領域が重畳する領域の中央位置である境界位置を精度よく検出することができる。
【００３９】
（第２の実施の形態）
次に本発明の第２の実施の形態を図７及び図８を参照して説明するに、第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。
上記第１の実施の形態では、１つの偏波通信領域内では正確な自車位置を認識することはできないが、この第２の実施の形態は、１つの偏波通信領域における自車位置を認識することができるようにしたことを特徴とする。
【００４０】
移動局８の全体構成を概略的に示す図７において、制御回路１７は、車速センサ１８（車速検出手段に相当）により車速を検出可能に設けられている。
また、図８に示すように、移動局８の制御回路１７は、基本的には第１の実施の形態と同様に、比較器１２からの判定出力が反転するタイミングに基づいて自車位置の絶対位置を判定するようになっており（Ｓ２０１〜Ｓ２０４）、異なる点は、比較器１２からの判定出力が反転しない状態（Ｓ２０１：ＮＯ）、つまり車両が同一の円偏波通信領域に位置しているときは、車速センサ１８から取得した車速を積分することにより円偏波通信領域の境界位置からの相対移動距離を求め（Ｓ２０６）、絶対位置と相対位置とに基づいて同一の円偏波通信領域における自車位置を測定するようになっていることである（Ｓ２０５）。
【００４１】
この第２の実施の形態によれば、同一の円偏波通信領域における自車位置を検出することができるので、円偏波通信領域の境界位置の絶対位置しか求めることができない第１の実施の形態に比較して、自車位置の検出精度をさらに高めることができる。
【００４２】
（第３の実施の形態）
次に本発明の第３の実施の形態を図９を参照して説明する。この第３の実施の形態は、車速センサ１８の校正を行うことを特徴とする。
即ち、移動局８の制御回路１７（校正手段に相当）は、比較器１２からの判定出力が反転しない状態では（Ｓ３０１：ＮＯ）、時間を計測しており（Ｓ３０５）、比較器１２からの判定出力が反転したときは（Ｓ３０１：ＹＥＳ）、その間の時間に基づいて車速を積分することにより偏波通信領域の境界位置間の距離を求め（Ｓ３０２）、その位置間隔と予め記憶している実際の偏波通信領域の境界位置間の距離とを比較して誤差を検出して（Ｓ３０３）、車速センサ１８の出力を校正するようになっている（Ｓ３０４）。
【００４３】
このような第３の実施の形態によれば、車速センサ１８の出力を校正することができるので、以降においては車速センサ１８からの出力に基づく円偏波通信領域における位置測定の精度を高めることができる。
【００４４】
本発明は、上記各実施の形態にのみ限定されるものではなく、次のように変形または拡張できる。
道路に沿って漏洩線路アンテナ２から所定方向の直線偏波の電波と当該直線偏波の方向と直交する方向の直線偏波を交互に放射することにより直線偏波が互いに直交する直線偏波通信領域を順に形成するようにしてもよい。この場合、移動局８としては、方向が直交する直線偏波を受信する直線偏波アンテナを搭載するようにする。
【００４５】
また、漏洩線路アンテナ２としては、漏洩導波管アンテナに代えて、漏洩同軸アンテナを採用するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態における全体構成を示す概略図
【図２】漏洩線路アンテナを示す斜視図
【図３】導波管内の磁力線を示す模式図
【図４】導波管の表面を流れる電流を示す模式図
【図５】移動局の構成を示すブロック図
【図６】移動局の制御回路の動作を示すフローチャート
【図７】本発明の第２の実施の形態を示す図５相当図
【図８】図６相当図
【図９】本発明の第３の実施の形態を示す図６相当図
【符号の説明】
１は路上局無線機（地上局）、２は漏洩線路アンテナ、５はスロット、６は右旋円偏波スロット列、７は左旋円偏波スロット列、８は移動局、９は右旋円偏波アンテナ（受信手段に相当）、１０は左旋円偏波アンテナ（受信手段に相当）、１７は制御回路（車両位置検出手段、校正手段に相当）、１８は車速センサ（車速検出手段に相当）である。

Claims

道路に沿って設けられ、所定波長の電波の通過に伴って第１の偏波状態及び第２の偏波状態の電波を前記道路に沿って交互に放射する漏洩線路アンテナ（２）と、
この漏洩線路アンテナ（２）に前記所定波長の電波を送信することにより第１の偏波通信領域及び第２の偏波通信領域を前記道路に沿って交互に隣接して連続的に形成する地上局（１）と、
車両に設けられ、前記地上局（１）により形成された前記第１の偏波通信領域に位置したときに前記第１の偏波状態の電波を受信すると共に前記第２の偏波通信領域に位置したときに前記第２の偏波状態の電波を受信する受信手段（９，１０）と、
この受信手段（９，１０）が前記第１の偏波状態の電波または前記第２の偏波状態の電波を受信した回数と一つの偏波通信間隔とを積算することにより前記地上局との通信領域における車両の位置を検出する車両位置検出手段（１７）とを備えたことを特徴とする車両位置検出システム。
前記車両位置検出手段（１７）は、前記受信手段（９，１０）が受信する第１の偏波状態及び第２の偏波状態の電波の受信強度が切替わる位置を偏波通信領域の境界位置であると判断することを特徴とする請求項１記載の車両位置検出システム。
車速検出手段（１８）を備え、
前記車両位置検出手段（１７）は、偏波通信領域の境界位置であると判断してから前記車速検出手段（１８）が検出した車速を積分することにより上記境界位置からの同一の通信領域における車両位置を検出することを特徴とする請求項２記載の車両位置検出システム。
前記車両位置検出手段は、偏波通信領域の境界位置であると判断してから次の偏波通信領域の境界位置であると判断するまで前記車速検出手段（１８）が検出した車速を積分することにより境界間隔を求め、
前記車両位置検出手段（１７）が検出した境界間の距離と実際の境界間の距離とを比較することにより前記車速検出手段（１８）の検出結果を校正する校正手段（１７）を備えたことを特徴とする請求項３記載の車両位置検出システム。
前記地上局（１）は、漏洩導波管アンテナ（２）から所定の偏波状態の電波を放射することを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の車両位置検出システム。
前記第１の偏波状態は右旋円偏波であり、前記第２の偏波状態は左旋円偏波であることを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の車両位置検出システム。
前記第１の偏波状態は所定方向の直線偏波であり、前記第２の偏波状態は前記所定方向の直線偏波と直交する方向の直線偏波であることを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の車両位置検出システム。