JP4073609B2 - 道路交通システム - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、道路に磁気マーカを埋設して車両の位置を特定する道路交通システムに関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、車両の増加に伴って、交通事故と渋滞という交通問題が深刻化しつつあり、この交通事故と渋滞という自動車交通問題を解決するために、道路交通システムが提案されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
かかる道路交通システムには、GPSシステムを用いて車両の位置情報を取得する方法があるが、その位置を精密に取得することが困難であった。
【0004】
この発明は、車両の位置情報が精密に得られる道路交通システムを提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項1の発明は、道路の路面に向けた磁極の配列パターンを有する磁気マーカが前記道路に所定間隔を開けて埋設され、この磁気マーカを検知する磁気センサ及びこの磁気センサの検知信号から前記磁気マーカの磁極の配列パターンを読み取って車両の位置を特定する処理手段が前記車両に設けられていると共に、前記車両に周囲の他の車両の位置を測定する測距手段及び周囲の他の車両からの位置情報を受信する受信手段が設けられ、前記処理手段で求めた前記車両の位置及び前記他の車両からの位置情報に基づく前記他の車両の位置を表示させるマップ表示手段が前記車両に設けられている道路交通システムであって、
所定間隔L1をおいて前記道路に沿って配置され且つ前記車両の通過の際に前記車両にPNコードを送信する第1ビーコンと、前記第1ビーコンに対して車両走行方向に所定間隔L2をおいて配置された第2ビーコンと、マップ作成手段を有する基地局を備え、前記第1ビーコンは前記PNコードの割り当てに対する前記車両の応答信号からPNコードの割り当てが完了した後に前記基地局に前記車両の走行情報を送信し、前記基地局は前記車両の走行情報から車両走行マップを作成して前記第2ビーコンに送信し、前記第2ビーコンは前記基地局から送信された前記車両走行マップを受信して前記走行中の車両に送信し、前記車両は前記第2ビーコンからの前記車両走行マップに基づいて前記車両の位置及び前記他の車両の位置を前記マップ表示手段に表示させる道路交通システムとしたことを特徴とする。
【0007】
請求項2の発明は、前記磁極の配列パターンがM系列パターンになっていることを特徴とする。
【0008】
【発明の実施の形態】
図1は本発明に係わる道路交通システムを適用した車両間双方向通信による道路交通システムの概要図を示し、1は自動車専用道路としての高速道路、2〜14はこの高速道路1を走行中の車両を示している。各車両2〜14は左から右に走行しているものとする。車両2〜4、8〜10、12〜14は車両間双方向送受信装置が搭載された搭載車両、車両5〜7、11は車両間双方向送受信装置が搭載されていない非搭載車両とし、搭載車両と非搭載車両とが混在した状態で高速道路1を走行中であると仮定する。
【0009】
各搭載車両には図2に示す交通システム用回路が搭載されている。この交通システム用回路は、この車両間双方向通信による道路交通システムに必要な処理を行うための処理回路(処理手段)15、自車両から各搭載車両に向けて自車両のフロントシート情報(車両位置情報、車両の速度情報、ブレーキ情報)を無線送信する送信手段16、応答信号発生回路16’、送信手段16により送信されたフロントシート情報を受信する受信手段17、自車両から他車両までの距離及び方向を測定するための測距手段18、自車両の車両位置を検出するための車両位置検出手段19、道路地図メモリ20、自車両を中心として各車両の位置を表示する車両マップ表示手段21から大略構成されている。
【0010】
送信手段16は搬送波回路22、PN符号発生回路23、変調回路24、送信回路25からなっている。受信手段17は受信回路26、相関検出回路27(27a〜27g)、復調回路28(28a〜28g)からなっている。測距手段18はPN符号変調回路29、単一パルス発生回路30、カウントパルス発生回路31、計数回路32、反射波受信回路33、相関検出回路34からなっている。車両位置検出手段19は、磁気センサ35、増幅兼用の波形整形回路36、シフトレジスタ37からなっている。
【0011】
高速道路1には、車両走行方向に沿って所定間隔L1を開けて第1ビーコン38、39が設けられ、第1ビーコン38、39に対して車両走行方向に所定間隔L2を開けて第2ビーコン40、41が設けられている。間隔L1は例えば1Kmであり、間隔L2は例えば100mである。
【0012】
第1ビーコン38、39は図3に示すように、PN符号割り当て発生回路42、車両認識手段43、応答信号検出回路44、送受信回路45を備えている。
【0013】
ここでは、PN符号割り当て発生回路42から発生するPN符号にはショートコード長が用いられ、図1に一例として示す例では、7台の搭載車両、即ち、それぞれPN1からPN7のPNコードを有する車両の間で双方向通信が可能とされている。コード長Lを大きくすると(ロングコード長とすると)、相関検出回路27の個数が増加してコスト高となり、また、自車両から遠くに存在する車両との交信は、自車両の走行に関してその必要性が薄いからである。
【0014】
PN符号割り当て発生回路42は搭載車両が通過する度にM系列パターンのコードを更新して搭載車両に向けてコード割り当て情報を送受信回路45から送信する。このコード割り当て情報には専用搬送波が用いられ、搭載車両の受信回路26はこのコード割り当て情報を受信する。処理回路15はこのコード割り当て情報に基づいて自車両に割り当てられた通信コードを解読し、PN符号発生回路23に出力する。と同時に応答信号発生回路16’に応答信号送信指令を出力する。応答信号発生回路16’は応答信号を第1ビーコン38、39に向けて出力する。
【0015】
PN符号発生回路23はそのコード割り当て情報により与えられたPNコードに処理回路15からのフロントシート情報を重畳して出力し、変調回路24は搬送波回路22からの搬送波を上記出力信号により変調をかけて送信回路25に出力し、送信回路25はPNコード変調された自車両のフロントシート情報を他車両に向けてブロードキャスト(無線送信)する。即ち、送信回路25からは、PNコード及びフロントシート情報の双方で変調された信号が出力される。
【0016】
受信回路26は他の搭載車両からブロードキャストされたフロントシート情報を受信し、相関検出回路27により検出する。相関検出回路27a〜27gは各搭載車両から送信された送信情報の相関を検出し、各復調回路28a〜28gに出力する。各復調回路28a〜28gは復調信号を処理回路15に出力し、処理回路15はPNコード情報とフロントシート情報とに基づいてその搭載車両の少なくとも車両位置情報を抽出し、自車両に対する各搭載車両の相対位置を演算し、各搭載車両の相対位置情報をマップ表示手段21に出力し、マップ表示手段21は各搭載車両の位置を車両走行マップとして表示する。
【0017】
図1には、7台の搭載車両にPNコードが割り当てられていることを示すために、搭載車両2、3、8〜10、12、13に割り当てられたPN符号が10進数で示されている。搭載車両2と搭載車両13とには同じPN符号が割り当てられているが、搭載車両2と搭載車両13との車間距離は充分に離れており、かつ、双方向通信の範囲を車両の前後200m以内とすれば、混信することはないと考えられる。
【0018】
第1ビーコン38、39は車両がこの第1ビーコン38、39を通過する毎に車両認識手段43により車両及び搭載車両と非搭載車両との違いを認識し、また、応答信号検出回路44は応答信号を受信することにより搭載車両にPNコードが割り当てられたか否かを検出する。 第1ビーコン38は応答信号を受け取る毎にPNコードを変更して走行中の車両に送信する。非搭載車両からは応答信号がないため、PNコードは変更されず、従って、非搭載車両にはPNコードは割り当てられないことになる。搭載車両と非搭載車両との識別は、応答信号の有無により識別されるため、非搭載車両には車両間双方向通信手段が搭載されているが、応答信号発生回路16’に故障があるものも含まれる。
【0019】
第1ビーコン38は、割り当て完了と共に基地局のマップ作成手段46に車両走行情報を送信すると共に、最初からPN符号を後続の搭載車両に割り当てる。図1では、後続の車両14が第1ビーコン38を横切る際に、PN符号「1」が割り当てられることになる。マップ作成手段46は、第1ビーコン38からの車両走行情報に基づいて通過車両3〜13の車両走行マップを作成し、第2ビーコン40、41に向けて車両走行マップを送信する。第2ビーコン40、41はその車両走行マップを走行中の車両に送信し、各搭載車両はその車両走行マップを受信回路により受信し、処理回路15はその車両走行マップを処理してマップ表示手段21に表示する。マップ表示手段21は、その第2ビーコン40、41からの車両走行マップに基づいて各車両の位置を表示する。
【0020】
PN符号変調回路29はロングコード長のPN符号に基づき変調信号を出力する。ここで、ロングコード長のPN符号とは全車両を高精度に検出するに充分なコード長のPN符号をいう。
【0021】
単一パルス発生回路30はPN符号変調された単一パルス波を車両、障害物等の対象物に向けて出力する。単一パルス発生回路30は指向性を有するものが用いられ、処理回路15は単一パルス波発生信号を出力すると同時にカウントパルス発生回路31にカウント開始信号を出力する。カウントパルス発生回路31はクロック信号を計数回路32に出力する。計数回路32はクロック信号を計数する。
【0022】
反射波受信回路33は対象物により反射された単一パルス波の反射波を受信し、相関検出回路34は反射波に基づき相関信号を検出し、計数回路31は相関検出回路34により検出された相関信号を計数終了信号として、単一パルス波の送信開始時点から相関信号検出時点までの送受信時間を測定し、処理回路15は電波の速度と送受信時間とに基づき自車両から他車両までの距離を測定する。
【0023】
この測定を車両の周回り方向360度に所定角度毎に行うことにより、車両の周囲に存在する各車両までの距離と方向とが取得される。搭載車両については、搭載車両同士間の交信により車両位置情報を取得できるので、この測距手段18により測定された車両までの距離及び方向は非搭載車の位置を決定するのに主として用いられる。
【0024】
高速道路1には、図5、図6に示すように、所定間隔を開けて磁気マーカ(磁石)が埋設されている。磁気マーカはN極とS極とのいずれか一方が路面に向けられ、N極とS極とからなる極性の配列パターンがM系列パターンに従わされている。ここでは、磁極NはM系列パターンのチップ情報「0」に対応され、磁極Sはチップ情報「1」に対応されている。その図5には、m=8(mはシフトレジスタの段数)のM系列パターンに従って磁気マーカが埋設されている。この磁気マーカの連続する8チップを1つの2進コードとみなすと、256個の異なる位置に対応させることができる。例えば、m=10とすると、1023個の位置に対応させることができ、1m間隔で磁気マーカを埋設すると、1023mの間で、1m毎に位置を特定できることになる。次数mを大きくとればとるほど、例えば次数m=100もとれば、日本国内の高速道路を1m間隔で網羅するに充分な大きさである。そして、高速道路1に所定間隔を開けて埋設した磁気マーカによって道路の位置を特定する道路交通システムが構成される。
【0025】
磁気センサ35は車両走行中に磁気を検出して検出信号を波形整形回路36に向けて出力し、波形整形回路36は検出信号に基づいて「0」又は「1」のクロック信号をシフトレジスタ37に出力する。ここでは、シフトレジスタ37はM系列パターンの次数m=8に対応する段数を有する。このシフトレジスタ37は走行中にM系列パターンに対応する2進コードを取得する。
【0026】
図5において、搭載車両が左から右に走行しているものとし、磁気センサ35により8個の検出信号(N、N、N、N、N、N、N、S)が取得されているものとする。このとき、シフトレジスタ37の内容は「10000000」となる。
【0027】
車両が更に走行して、磁気センサ35が次の磁気マーカ(極性N)を検出すると、シフトレジスタ37の内容は「01000000」となり、最上位の段からチップ情報「0」の信号が処理回路15に出力される。シフトレジスタ37は磁気センサ35により検出信号が検出されるたびに、最上位の段からチップ情報「0」又は「1」を処理回路15に向けて出力する。
【0028】
処理回路15は、図7のフローチャートに示すように、カウントメモリの変数nに初期値「0」をセットし(S.1)、シフトレジスタ37の最上位の段からの出力の有無を判断し(S.2)、変数nの内容を「+1」ずつカウントアップする(S.3)。次に、処理回路15は変数nが次数m以下否かを判断し(S.4)、変数nが次数mよりも小さいときには、シフトレジスタ37の最上位の段からの出力を時系列順にメモりに記憶し(S.5)、変数nが次数mと等しいか否かを判断し(S.6)、変数nと次数mとが一致していないときには、S.2に戻って、S.2ないしS.5の処理を繰り返し、変数nと次数mとが一致したときに、メモリに時系列順に記憶されている2進コード情報を道路地図メモリ20に記憶されている2進コード情報と照合し、処理回路15は自車両の車両位置情報を取得する(S.7)。処理回路15は自車両の車両位置情報を車両マップ表示手段21に表示し(S.8)、S.2に戻って、シフトレジスタ37の出力の有無を検出する。
【0029】
処理回路15は、S.8の処理後、シフトレジスタ37の出力が入力されると、変数nの内容に「+1」を加えて(S.3)、変数nが次数m以下であるか否かを判断し(S.4)、変数nが次数mよりも大きいときには、S.9に移行する。S.9においては、最上位に記憶されているメモリのビット情報を廃棄する。次に処理回路15は、下位のメモリに記憶されているビット情報を上位のメモリに1個ずつずらせて(S.10)、最下位のメモリに現に取得したシフトレジスタ37の最上位の段の出力を記憶して(S.11)、S.7に移行する。処理回路15は、再び、メモリに時系列順に記憶されている2進コード情報を道路地図メモリ20に記憶されている2進コード情報と照合して、車両位置情報を取得する。
【0030】
処理回路15は、車両走行によりこれらの一連の処理S.1〜S.11を繰り返すことにより、自車両の位置を決定する位置決定手段として機能する。
【0031】
このようにして、取得された各搭載車両の車両位置情報と非搭載車両の車両位置情報とに基づいて、処理回路15は車両位置マップ情報を作成し、マップ表示手段21に自車両を中心とした車両マップ情報を図8に示すように表示する。
【0032】
図8においては、搭載車両4を自車両として前後に数台の車両が走行中であることが「×」印で示されている。
【0033】
ここで、図1に示す車両4に着目すると、搭載車両4は後続の非搭載車両7が非搭載車両5、6の影に隠れていて、非搭載車両7の位置を特定できないが、搭載車両4は後続の搭載車両8又は搭載車両9と交信することにより搭載車両8、9の車両マップ情報を取得し、これにより、他車両の影に隠れていて測距手段18により位置を特定できない非搭載車両7の位置を特定することができる。
【0034】
各搭載車両は第2ビーコン40から第2ビーコン41の間では、車両間双方向通信と測距手段とにより各車両の位置を取得して、各車両位置情報をマップ表示するが、走行中に自車両の有するマップ情報が怪しくなることを避けるために、第2ビーコンからの正確な車両マップ情報を受け取り、マップ情報の更新を行う。
【0035】
【発明の効果】
この発明によれば、道路に所定間隔を開けて磁気マーカを埋設し、前記磁気マーカを検知する磁気センサと、この磁気センサの検知信号から前記磁気マーカの磁極の配列パターンを読み取って車両の位置を特定する処理手段とを前記車両に設けたものであるから、車両の位置を精密に特定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係わる道路交通システムを適用した車両間双方向通信による道路交通システムの概要図である。
【図2】 車両間双方向通信システムに使用する車両に搭載された回路の全体図である。
【図3】 図1に示す第1ビーコンの内部構成を示す概略図である。
【図4】 PN符号割り当て発生回路の一例としてのシフトレジスタを示す図である。
【図5】 道路に埋め込まれた磁気マーカの極性の配列の一例を概念的に示す図である。
【図6】 車両走行による磁気マーカの検出の一例を示す図である。
【図7】 磁気マーカにより得られた検出信号に基づいて車両位置を特定するための手順を示すフローチャートである。
【図8】 マップ表示手段に表示された車両走行マップの一例を示す図である。
【符号の説明】
1…高速道路
2〜14…車両
15…処理回路(処理手段)
35…磁気センサ
Claims (2)
- 道路の路面に向けた磁極の配列パターンを有する磁気マーカが前記道路に所定間隔を開けて埋設され、この磁気マーカを検知する磁気センサ及びこの磁気センサの検知信号から前記磁気マーカの磁極の配列パターンを読み取って車両の位置を特定する処理手段が前記車両に設けられていると共に、前記車両に周囲の他の車両の位置を測定する測距手段及び周囲の他の車両からの位置情報を受信する受信手段が設けられ、前記処理手段で求めた前記車両の位置及び前記他の車両からの位置情報に基づく前記他の車両の位置を表示させるマップ表示手段が前記車両に設けられている道路交通システムであって、
所定間隔L1をおいて前記道路に沿って配置され且つ前記車両の通過の際に前記車両にPNコードを送信する第1ビーコンと、前記第1ビーコンに対して車両走行方向に所定間隔L2をおいて配置された第2ビーコンと、マップ作成手段を有する基地局を備え、前記第1ビーコンは前記PNコードの割り当てに対する前記車両の応答信号からPNコードの割り当てが完了した後に前記基地局に前記車両の走行情報を送信し、前記基地局は前記車両の走行情報から車両走行マップを作成して前記第2ビーコンに送信し、前記第2ビーコンは前記基地局から送信された前記車両走行マップを受信して前記走行中の車両に送信し、前記車両は前記第2ビーコンからの前記車両走行マップに基づいて前記車両の位置及び前記他の車両の位置を前記マップ表示手段に表示させることを特徴とする道路交通システム。 - 前記磁極の配列パターンがM系列パターンになっていることを特徴とする請求項1の道路交通システム。
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