JP4670493B2

JP4670493B2 - 受信装置

Info

Publication number: JP4670493B2
Application number: JP2005171285A
Authority: JP
Inventors: 真巳小渕
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2005-06-10
Filing date: 2005-06-10
Publication date: 2011-04-13
Anticipated expiration: 2025-06-10
Also published as: JP2006343286A

Description

本発明は、発信源から発信される電波を受信してその発信源の位置を検出する受信装置に関するものである。

従来、発信源から発信される電波を受信してその発信源の位置を検出する装置に関するものとして、異なる方向に向けて配置される複数の指向性アンテナを有し、それらを切り換えて受信し、その受信信号に基づいて電波の到来方向を推定するものが知られている（特許文献１参照）。
特開２００２−１０７４３９号公報

しかしながら、このような装置にあっては、電波の発信源とアンテナの間に障害物が存在する場合、電波の減衰により受信出力が低減し、その受信出力に基づいて発信源の位置を精度よく検出することが困難である。

そこで本発明は、電波の発信源とアンテナの間に存在する障害物に応じて受信出力を補正して、発信源の位置を精度よく検出できる受信装置を提供することを目的とする。

すなわち、本発明に係る受信装置は、受信指向方向を切換可能なアンテナを有し、その受信指向方向を切り換えて電波を受信し、その受信出力に基づいて電波の発信源の位置を検出する受信装置において、受信指向方向を切り換えて得られた複数の受信出力の変動量を検出する検出手段と、前記変動量に基づいて前記受信出力を補正する補正手段とを備えて構成されている。

この発明によれば、アンテナの受信出力の変動量に基づいてその受信出力を補正することにより、発信源とアンテナの間に存在する障害物によって減衰した受信出力を適切に補正でき、補正された受信出力に基づいて発信源までの距離を精度よくに検出できる。従って、発信源の位置を精度よく検出することができる。

また本発明に係る受信装置において、前記補正手段は、前記変動量が大きいほど前記アンテナの受信出力に大きい補正値を加えて補正を行うことが好ましい。また本発明に係る受信装置において、前記発信源は歩行者が所持する発信機であり、車両に搭載され、前記車両から前記歩行者の位置を検出することが好ましい。更に、本発明に係る受信装置において、前記車両が走行しようとする領域に前記歩行者が存在する場合にその旨を報知する報知手段を備えることが好ましい。

本発明によれば、電波の発信源とアンテナの間に存在する障害物に応じて受信出力を補正することにより、発信源の位置を精度よく検出することができる。

以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図１は、本発明の実施形態に係る受信装置の構成概要図である。本実施形態に係る受信装置１は、歩行者の存在情報を提供する歩行者存在情報提供システムに適用したものである。図１に示すように、受信装置１は、車両に搭載され、歩行者９０が所持する発信機９１から発信される電波を受信し、その受信値に基づいて電波の発信源である歩行者９０の方向及び距離を検出する。そして、その方向及び距離に基づいて歩行者９０の位置を検出する。なお、ここでいう歩行者９０とは、歩行者のほか歩道を移動するもの、例えば自転車に乗った人なども含むものである。

受信装置１は、電波を受信するアンテナ４を備えている。アンテナ４は、受信指向方向を切り換え可能なアンテナである。ここで受信指向方向とは、受信感度が最大となる方向を意味する。アンテナ４としては、例えば、異なる方向に向けて配置される複数の指向性アンテナ素子４ａ〜４ｅを備え、受信に用いられるアンテナ素子４ａ〜４ｅのうち一つをスイッチ４０で切換選択することにより受信指向方向を切り換え可能としたものが用いられる。これにより、アンテナ４の受信指向方向を切り換えて電波を受信することが可能となる。アンテナ素子４ａ〜４ｅは、受信した電波を電気信号に変換する部分である。

なお、図１では、説明の便宜上、指向性アンテナ素子４ａ〜４ｅが同方向へ向けた状態で図示されているが、実際にはそれぞれ異なる方向に向けて配置される。例えば、受信可能な領域が放射状に拡がるように配置される。また、アンテナ４として、五つの指向性アンテナ素子４ａ〜４ｅを備える場合について説明したが、受信指向方向を切り換え可能なものであれば、四つ以下又は六つ以上の指向性アンテナ素子を備えるものであってもよい。また、アンテナ４としては、受信指向方向を切り換え可能なものであれば、例えば、一つの指向性アンテナを用い、その指向性アンテナの向きを機械的に切り換えるものであってもよいし、フェーズドアレイアンテナのように電子的に切り換えるものであってもよい。

アンテナ４には、受信部５が接続されている。受信部５は、検波処理やノイズ除去処理など所望の受信信号を検出するためのものである。受信部５の出力側には、受信レベル検出部６が接続されている。受信レベル検出部６は、受信部５により検出された受信信号を入力し、その受信信号の受信レベルを検出するものである。受信レベル検出部６には、アンテナ素子４ａ〜４ｅにより受信される受信信号が順次入力される。そして、受信レベル検出部６は、それらの受信信号についてそれぞれ受信レベルを検出する。

受信レベル検出部６の出力側には、受信レベル減衰量補正部７が接続されている。受信レベル減衰量補正部７は、歩行者９０とアンテナ４との間の障害物による受信レベルの減衰量に応じて受信出力を補正する補正手段である。この受信レベル減衰量補正部７は、受信レベル（受信出力）の変動量に基づいて受信レベルの補正を行う。この詳しい動作は、後述する。

受信レベル減衰量補正部７の出力側には、方向距離推定部８が接続されている。方向距離推定部８は、受信レベル減衰量補正部７から出力される補正後の受信レベルに基づいて電波の到来方向及び電波発信源までの距離、すなわち歩行者９０のいる方向及び歩行者９０までの距離を推定する推定手段として機能する。方向距離推定部８は、推定方向補正テーブル９及び受信レベル補正テーブル１０と接続されている。推定方向補正テーブル９は、方向推定補正値が記録されるテーブルであり、方向距離推定部８に対し方向推定補正情報を提供する。受信レベル補正テーブル１０は、受信レベル推定補正値が記録されるテーブルであり、方向距離推定部８に対し受信レベル推定補正情報を提供する。

また、方向距離推定部８は、アンテナ切り換え部１１と接続されている。アンテナ切り換え部１１は、アンテナ４の受信指向方向を切り換えさせるものであり、方向距離推定部８からの制御信号を受けてアンテナ４に切換信号を出力する。また、方向距離推定部８は、情報提供判定部１２と接続されている。情報提供判定部１２は、車両の運転者に車両走行方向に歩行者９０がいるという情報を提供すべきか否かを判定するものである。情報提供判定部１２は、例えば車速情報及びウインカー情報を取得し、これらの情報に対応した歩行者存在情報提供エリアテーブル１３を参照し、情報提供エリア内に歩行者がいるかどうかの判定を行う。

そして、情報提供判定部１２は、車両が走行しようとしている領域と歩行者存在位置が重複した場合に、車両走行方向に歩行者がいるという情報を提供すべきであると判断し、その旨の信号を情報提供部１４に出力する。情報提供部１４は、車両の運転者に走行しようとする領域に歩行者９０がいるということを報知する報知手段である。情報提供部１４としては、例えば、ブザー、スピーカなど聴覚を通じて運転者に情報提供するもの、ランプ、ＬＥＤ、液晶表示など視覚を通じて運転者に情報提供するもの、又は振動機など触覚を通じて運転者に情報提供するものが用いられる。

図２は、本実施形態に係る受信装置における受信領域の説明図である。

図２に示すように、車両が直進方向に走行している場合、車両５０の前方に長く延びるように情報提供エリア６０が形成される。この情報提供エリア６０は、車両５０の車速などの車両の状態によって変わっていく。ここで、発信機９１を所持する歩行者９０が停止するトラック５１の陰にいる場合、トラック５１が障害物となり、発信機９１から発信される電波が減衰し、受信装置１の受信出力が低減する。この場合、発信機９１から発信される電波は、図２中のＷ１、Ｗ２のように、トラック５１を回り込んで伝搬したもののみが受信装置１に受信されるからである。

このため、このまま受信された受信出力に基づいて、歩行者９０のいる方向及歩行者までの距離を求めると、実際の距離より遠くにいると検出され、情報提供エリア６０にいるのにその情報提供エリア６０外にいると誤判定されることとなる。そこで、本実施形態に係る受信装置１では、障害物の有無を考慮して受信出力に補正を加えることにより、歩行者９０の方向、距離を精度よく検出し、歩行者９０の位置を精度よく検出しようとするものである。

図３は、本実施形態に係る受信装置における受信出力補正処理のフローチャートである。

図３の制御処理は、例えば受信レベル減衰量補正部７により所定周期で繰り返し実行される。まず、図３のＳ１０に示すように、受信レベルの最大値の入替処理が行われる。この処理は、受信レベルの最大値を所定の設定数ｎを取得するために行われるものであり、取得した受信レベル最大値Ｌｍａｘの配列入替を行う処理である。例えば、最大値データとしてＬｍａｘ[０]、Ｌｍａｘ[１]、Ｌｍａｘ[２]、Ｌｍａｘ[３]が記録されている場合には、それぞれ配列が繰り上げられて、Ｌｍａｘ[１]、Ｌｍａｘ[２]、Ｌｍａｘ[３]、Ｌｍａｘ[４]のデータとして入れ替えられる。

そして、Ｓ１２に移行し、それぞれ指向性アンテナ素子４ａ〜４ｅにおける受信レベルＬａ〜Ｌｅの取得処理が行われる。そして、受信レベル最大値Ｌｍａｘの選定処理が行われる（Ｓ１４）。この処理は、Ｓ１２にて取得した受信レベルＬａ〜Ｌｅのうち最も受信レベルの大きいものを最大値Ｌｍａｘ[０]として選定する処理である。

そして、Ｓ１６に移行し、最大値Ｌｍａｘの記録数が所定の設定数ｎを超えたか否かが判断される。超えていない場合には、Ｓ１０に戻る。超えている場合には、ｎ個のＬｍａｘにおける平均値Ｌａｖの算出及びｎ個のＬｍａｘにおける標準偏差σの算出が行われる（Ｓ１８）。この受信レベル最大値の標準偏差σは、受信出力のばらつき、すなわち受信出力の変動量に相当するものである。

そして、Ｓ２０に移行し、受信レベルの補正値Ｌｈの算出処理が行われる。この算出処理は、平均値Ｌａｖ及び標準偏差σに基づいて補正値Ｌｈを算出して行われる。例えば、次の式（１）、（２）を用いて補正値Ｌｈの算出が行われる。

Ｌｈ＝Ｌａｖ＋Ａ・σ^ｃ・（Ｂ−Ｌａｖ）…（１）
Ｌｈ＝Ｌａｖ…（２）
平均値ＬａｖがＢより小さいときには、式（１）を用いて補正値Ｌｈが算出される。また、平均値ＬａｖがＢ以上である場合には、式（２）を用いて補正値Ｌｈが算出される。式（１）、（２）において、Ａ、Ｂ及びＣは、所定の定数である。式（１）において、受信レベルの変動量（バラツキ）が大きいほど、平均値Ｌａｖに大きい値（Ａ・σ^ｃ・（Ｂ−Ｌａｖ））が加算され、補正値Ｌｈは大きい値に設定される。

そして、Ｓ２２に移行し、Ｓ２０にて算出された受信レベルの補正値Ｌｈが方向距離推定部８に出力される。方向距離推定部８では、補正値Ｌｈを受信出力とし、その受信出力に基づいて歩行者９０までの距離を推定する。

図４に本実施形態に係る受信装置における受信出力の説明図を示す。

図４は、横軸を歩行者９０までの距離、横軸を受信出力としたグラフであり、図２に示すように障害物（トラック５１）がある状態で受信装置１を搭載した車両５０が歩行者９０に走行して接近していく際の受信出力（受信レベル最大値）の変化を示したものである。
図４中の実線は補正前の受信出力を示すものであり、図４中の破線は補正後の受信出力の概要を示すものである。また、図４中の設定数ｎは、設定数ｎ個の受信レベル最大値について受信出力範囲を意味するものである。

この図４において、発信機９１を所持する歩行者９０までの距離が遠くいとき（図４のＳａの距離範囲）には、受信出力が小さく、その変動量が大きい状態になっている。この距離範囲Ｓａでは、歩行者９０（発信機９１）がトラック５１の陰に入り、車両５０から全く見通せない状態となっている。

そして、歩行者９０までの距離が近づき距離範囲Ｓｂになると、それに伴って受信出力が大きくなり、その変動量は小さくなる。この距離範囲Ｓｂは、車両５０が前に進み、歩行者９０がトラック５１の陰から見通せそうな状態である。そして、さらに歩行者９０までの距離が近づき距離範囲Ｓｃになると、それに伴って受信出力が大きくなり、その変動量はさらに小さくなる。この距離範囲Ｓｃは、車両５０から歩行者９０が完全に見通る状態である。このような受信出力（図４中の実線）に対し、その変動量に応じて補正を行うことにより、歩行者９０までの距離に応じた受信出力が得られる（図４中の破線）。

このように、障害物が存在する場合に受信出力の変動量が大きくなる。このため、上述したように、受信出力の変動量が大きいほど大きい補正値を加えて受信出力を補正することにより、歩行者９０の距離及び位置が正確に検出することが可能となる。

以上のように、本実施形態に係る受信装置によれば、アンテナ４の受信出力の変動量に基づいてその受信出力を補正することにより、発信機９１とアンテナ４の間に存在する障害物によって減衰した受信出力を適切に補正できる。このため、歩行者９０までの距離及び位置を精度よくに検出することができる。

また、歩行者の存在情報を提供する歩行者存在情報提供システムに用いる場合、歩行者９０の位置が精度よく検出でき、車両走行方向に歩行者９０がいるか否かを適切に判断できる。

なお、本実施形態では、本発明に係る受信装置を歩行者存在情報提供システムに適用する場合について説明したが、本発明に係る受信装置はそのようなものに限られるものではなく、電波の発信源の位置を検出するものであれば、その他のシステムに用いてもよい。また、上述した実施形態は本発明に係る受信装置の一例を示すものであり、本発明に係る受信装置は、各請求項に記載した要旨を変更しないように変形したものであってもよい。

本発明の実施形態に係る受信装置の構成概要図である。図１の受信装置における受信範囲の説明図である。図１の受信装置における制御処理のフローチャートである。図１の受信装置における受信出力の説明図である。

符号の説明

１…受信装置、４…アンテナ、５０…車両、９０…歩行者、９１…発信機。

Claims

受信指向方向を切換可能なアンテナを有し、その受信指向方向を切り換えて電波を受信し、その受信出力に基づいて電波の発信源の位置を検出する受信装置において、
受信指向方向を切り換えて得られた複数の受信出力の変動量を検出する検出手段と、
前記変動量に基づいて前記受信出力を補正する補正手段と、
を備えた受信装置。
前記補正手段は、前記変動量が大きいほど前記アンテナの受信出力に大きい補正値を加えて補正を行うことを特徴とする請求項１に記載の受信装置。
前記発信源は歩行者が所持する発信機であり、
車両に搭載され、前記車両から前記歩行者の位置を検出すること、
を特徴とする請求項１又は２に記載の受信装置。
前記車両が走行しようとする領域に前記歩行者が存在する場合にその旨を報知する報知手段を備えたことを特徴とする請求項３に記載の受信装置。