JP5087909B2 - Wireless positioning system and wireless positioning method - Google Patents
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Description
本発明は、測位の基準点となる複数のマーカ装置を用いて移動体の位置座標を決定する無線測位システムと無線測位方法に関する。 The present invention relates to a wireless positioning system and a wireless positioning method for determining a position coordinate of a moving body using a plurality of marker devices serving as positioning reference points.
道路等で車両の位置を測定するためGPS(Global Positioning System)が一般に用いられる。ただし、GPSではビルの谷間等で4個のGPS衛星が直接見通せない場所では位置を正しく測位することができない。また、ビルの谷間では、ビル等に反射した電波の受信によるマルチパス効果により大きな誤差が生じることが知られている。そこで、GPSにおける衛星の代わりに、地上に測位用の無線装置(以下マーカ)を設置し、電波を用いて車両の測位を行う方法がある。 In order to measure the position of a vehicle on a road or the like, a GPS (Global Positioning System) is generally used. However, with GPS, the position cannot be measured correctly in a place where the four GPS satellites cannot be seen directly, such as in a valley of a building. Further, it is known that a large error occurs in the valley of the building due to the multipath effect due to reception of radio waves reflected on the building or the like. Therefore, there is a method in which a positioning wireless device (hereinafter referred to as a marker) is installed on the ground instead of a GPS satellite and the vehicle is positioned using radio waves.
マーカを使用して車両の現在位置を測定する従来の測位システム例を図1に示す。 An example of a conventional positioning system that uses a marker to measure the current position of a vehicle is shown in FIG.
図1において、101は車両、102はマーカA、103はマーカB、104はマーカC、<1>は電波が伝播するステップをそれぞれ示す。 In FIG. 1, 101 is a vehicle, 102 is a marker A, 103 is a marker B, 104 is a marker C, and <1> is a step in which radio waves propagate.
図1において、道路等に固定設置した複数のマーカ102、103、104から電波を同時、あるいは既知の時間ずらして送信し、各マーカから車両101までの電波の到達時間差から車両の位置を求める。これは、GPSと同じ測位方式であり、2次元で位置を特定するためには最低3個のマーカからの電波を直接見通し内で受信する必要がある。特に、進行方向の位置を正確に決定するためには、車両101の前後のマーカからの電波を直接見通し内で受信する必要がある。しかし、車両101の前後を大型車が走行している場合、マーカ102、103、104からの電波の1つが遮蔽されることがあり、前後のマーカがすべて同時に見えず測位できない場合がある。マーカを道路面から高い位置に設置すれば、大型車で遮蔽されないが、高い位置のマーカ設置は設置の費用が大きくなり望ましくない。
In FIG. 1, radio waves are transmitted from a plurality of
車両とマーカ間を測位信号を往復させるTWR(Two Way Ranging)方式と呼ばれる方法がある。TWRによる測位の原理を図2に示す。 There is a method called a TWR (Two Way Ranging) method in which a positioning signal is reciprocated between a vehicle and a marker. The principle of positioning by TWR is shown in FIG.
図2において、201は車載機、202はマーカ、<1>および<2>は電波が伝播するステップをそれぞれ示す。 In FIG. 2, 201 is an in-vehicle device, 202 is a marker, and <1> and <2> are steps in which radio waves propagate.
図2により、車載機201とマーカ202の間で電波を往復させることにより、車載機201とマーカ202の距離を測定できる。車載機201から、送信時刻Tt0において電波を送信し、伝播路<1>を伝播しマーカ202に到達した受信時刻Tr1を測定する。
As shown in FIG. 2, the distance between the in-
次に、マーカ202から送信時刻Tt1において電波を返信し、伝播路<2>を伝播し車載機201に到達した時刻Tr01を測定する。車載機201とマーカ201の距離をL1、車載機201とマーカ202の時計のオフセットをT01、光速をVcとすると、(1)式および(2)式の関係となる。
Next, a radio wave is returned from the
・ 式と(2)式からT01を消去すると、車載機201とマーカ202の距離L1は
・ 式で求まる。
- equation (2) Clearing the T 01 from the equation, the distance L 1 of the vehicle-mounted
TWR方式を利用した測位システムの従来技術の例を図3に示す。 An example of a prior art positioning system using the TWR system is shown in FIG.
図3において、301は車両、302はマーカA、303はマーカB、304はマーカC、<1>〜<6>は電波が伝播するステップをそれぞれ示す。 In FIG. 3, 301 is a vehicle, 302 is a marker A, 303 is a marker B, 304 is a marker C, and <1> to <6> are steps in which radio waves propagate.
図3において、車両301とマーカA302の間では、ステップ<1>とステップ<2>により信号チャンネルCH1を用いて電波を往復させ、車両301とマーカB303の間では、次の測定時間にステップ<3>とステップ<4>により信号チャンネルCH1を用いて電波を往復させ、車両301とマーカC304の間では、次の測定時間にステップ<5>とステップ<6>により信号チャンネルCH1を用いて電波を往復させ、車両301とマーカ302、303、304の間の距離を(3)式により順次測定する。平面状の1点の位置座標を決定するには、最低2箇所のマーカとの距離が測定できれば、各マーカを中心とした円の交点により車両の測位ができる。
In FIG. 3, the electric wave is reciprocated between the
また、道路上の車両位置を測位する方法として、道路面上に所定の間隔で2種類のマーカを設置し、車線の幅方向位置と走行方向位置を前記マーカからの信号を用いて別々に測定する方法がある(特許文献1参照)。 In addition, as a method of positioning the vehicle position on the road, two types of markers are installed on the road surface at predetermined intervals, and the width direction position and the traveling direction position of the lane are measured separately using signals from the marker. There is a method to do (see Patent Document 1).
このシステムは、走行車両から道路幅方向問い合わせ電波と、道路進行方向問い合わせ電波をそれぞれ別の周波数で道路面に向かって送信する。 This system transmits a road width direction inquiry radio wave and a road traveling direction inquiry radio wave from the traveling vehicle toward the road surface at different frequencies.
道路面上に所定の間隔で配置された位置情報送出マーカは、受信した道路幅方向問い合わせ電波と同じ周波数の電波を返信する。車両は3つのアンテナを備え、道路上の位置情報送出マーカからの返信電波を受信した3つの電波レベルからピークを示す車線の幅方向位置を決定する。一方、道路面上に所定の間隔で配置された道路情報送出マーカは、受信した道路進行方向問い合わせ電波と同じ周波数の電波を返信する。車両は前記と同じ3つのアンテナで、道路上の道路情報送出マーカからの返信電波を受信し、道路情報送出マーカの道路進行方向の位置座標を検出する。車両はこれら2つの情報を総合して、現在位置を測位する。
図3に示したTWR方式を用いた場合は、各マーカとの測位を順番に行うため、高速に移動する車両301は、1個のマーカA302との測位のための通信を行い、次のマーカB303との測位の通信時間の間に、車両301の位置が移動するので正確な測位できなくなってしまうという課題がある。
When the TWR method shown in FIG. 3 is used, positioning with each marker is performed in order, so the
また、道路上では、多数の車両が走行しており、他車両によって電波が遮蔽されることがある。測位を行う場合には、道路面等で反射した電波(以下マルチパス)を用いると正しく測位できないため、見通し内の直接伝播波を用いる必要があるが、例えば小型車の前後左右を大型車が走行していると、マーカとの見通し内通信ができないという課題がある。 In addition, many vehicles are traveling on the road, and radio waves may be shielded by other vehicles. When positioning, it is necessary to use direct propagation waves within the line of sight because radio waves reflected on the road surface (hereinafter referred to as multipath) cannot be used for correct positioning. If this is done, there is a problem that line-of-sight communication with the marker is not possible.
また前記特許文献1による方法は、車線の走行方向および幅方向の測位精度を上げるには、道路情報送出マーカと位置情報送出マーカを、道路面に測位精度の間隔で設置する必要があり、大きな設備費用が必要となる。
In addition, the method according to
従って本発明の目的の1つは、高速で移動する移動体の位置を高精度で測位する無線測位システムと無線測位方法を提供することである。 Accordingly, one of the objects of the present invention is to provide a wireless positioning system and a wireless positioning method for accurately positioning the position of a moving body that moves at high speed.
尚、上記目的に限らず後述する発明を実施するための最良の形態に示す各構成により導かれる結果であって、従来の技術によっては得られない効果も本発明の他の目的の1つとして位置付けることが出来る。 In addition, it is a result derived | led-out by each structure shown in the best form for implementing invention mentioned later not only the said objective, Comprising: The effect which is not acquired by the prior art is also one of the other objectives of this invention. Can be positioned.
(1)本発明では、移動体は測位基準点となる複数のマーカ装置に測位要求信号を同報送信し、複数のマーカ装置は測位要求信号を受信した時に、測位データを前記マーカ装置固有の通信チャンネルを用いて前記移動体に送信し、前記移動体は前記測位データによる前記マーカ装置の座標、マーカ装置までの往復時間を用いて移動体の現在位置座標を決定する無線測位システムを用いる。移動体と複数マーカ間における測位の通信時間が短縮され、移動体の正確な測位が可能となる。 (1) In the present invention, the mobile body broadcasts a positioning request signal to a plurality of marker devices serving as positioning reference points, and the plurality of marker devices receive positioning data when receiving the positioning request signal. It transmits to the said mobile body using a communication channel, and the said mobile body uses the radio | wireless positioning system which determines the present position coordinate of a mobile body using the coordinate of the said marker apparatus by the said positioning data, and the round trip time to a marker apparatus. Communication time for positioning between the moving body and the plurality of markers is shortened, and accurate positioning of the moving body becomes possible.
好ましくは、前記測位要求信号および測位データの信号はインパルス化された電波を用いることにより測位のための時刻測定の精度を高く出来る。 Preferably, the positioning request signal and the positioning data signal can improve the accuracy of time measurement for positioning by using impulse radio waves.
前記測位データの信号は、前記マーカ装置毎に異なった擬似ランダム符号によりパルス位置変調された信号とし、前記測位データの送信が繰り返される毎に異なった擬似ランダム符号によりパルス位置時間が制御されることにより、データの衝突を軽減出来る。 The positioning data signal is a signal whose pulse position is modulated by a different pseudo-random code for each marker device, and the pulse position time is controlled by a different pseudo-random code each time transmission of the positioning data is repeated. Can reduce data collisions.
また、前記測位データは、前記移動体に共通の第1の測位データと前記移動体によって異なる第2の測位データとなら成り、第1の測位データは前記測位要求信号の受信に関係なく所定の周期で送信され、第2の測位データは前記測位要求信号の受信に応答して送信される。この結果移動体とマーカ装置との通信時間が短縮され高精度な測位が可能となる。 The positioning data includes first positioning data common to the mobile body and second positioning data that differs depending on the mobile body, and the first positioning data is a predetermined value regardless of reception of the positioning request signal. The second positioning data is transmitted in response to the reception of the positioning request signal. As a result, the communication time between the moving body and the marker device is shortened, and highly accurate positioning is possible.
また、前記測位要求データは、前記移動体が前記第1の測位データを受信した時にのみ前記移動体から送信され、測位エリア外における不要な電波の発信を無くし、電波の輻輳が軽減できる。 In addition, the positioning request data is transmitted from the mobile body only when the mobile body receives the first positioning data, and unnecessary radio waves are not transmitted outside the positioning area, thereby reducing radio wave congestion.
前記マーカ装置は、道路上の信号機上または、前記移動体が走行する複数車線の両端の上方および車線の境界線の上方に設置され、測位する小型車がマーカ装置と通信する電波が隣車線の大型車により遮断されないように出来る。
(2)本発明では、一方通行の道路を走行する移動体と、測位基準点となる複数のマーカ装置間の電波の往復時間と前記マーカ装置の座標を用いて計算された前記移動体の複数座標のうち、前記座標の時間変化が前記一方通行の方向に一致する座標を前記移動体の座標として選択するステップを含む無線測位方法を用いる。
The marker device is installed on a traffic signal on a road or above both ends of a plurality of lanes on which the moving body travels and above a boundary line of a lane, and a small vehicle for positioning communicates with a marker device in a large sized radio wave in an adjacent lane. It can be prevented from being blocked by a car.
(2) In the present invention, a plurality of moving bodies calculated using a moving body traveling on a one-way road, a round-trip time of radio waves between a plurality of marker devices serving as positioning reference points, and coordinates of the marker devices. Among the coordinates, a wireless positioning method including a step of selecting, as coordinates of the moving body, a coordinate whose time change of the coordinate coincides with the one-way direction is used.
好ましくは、前記往復時間が最も短い2つのマーカ装置の測位データを用いて決定された前記移動体の座標を中心とし、他のマーカ装置の測位データを用いて決定された前記移動体の座標が所定の範囲外の場合は、測位に用いないステップを含む無線測位方法を用いる。
(3)本発明では、交差点の端から所定の距離離れた位置に設置され、前記交差点に向かう車両方向を向いた第1の複数マーカ装置により前記移動体の測位を行うステップと、前記交差点の端に設置され、前記交差点に侵入する車両方向を向いた第2の複数マーカ装置により前記移動体の測位を行うステップと、前記第1のマーカ装置による測位エリアを通過し、第2の複数マーカ装置による測位エリアに入るまでの区間は前記移動体が内蔵した自律センサにより座標を決定するステップとを含む無線測位方法を用いる。交差点の信号を無視して高速で侵入する車両を事前に検知することが出来る。
(4)前記交差点の端から第1の距離離れた位置に設置され、前記交差点に向かう車両方向を向いた第1の複数マーカ装置により前記移動体の測位を行うステップと、前記交差点の端から第2の距離離れた位置に設置され、前記交差点の方向と前記交差点とは逆方向の両方向に電波の指向性を有した第2の複数マーカ装置により前記移動体の測位を行うステップと、前記交差点の端に設置され、前記交差点に侵入する車両方向を向いた第3の複数マーカ装置により前記移動体の測位を行うステップと、前記第1のマーカ装置による測位エリアを通過し、第2の複数マーカ装置による測位エリアに入るまでの区間は前記移動体が内蔵した自律センサにより座標を決定するステップとを含む無線測位方法を用いる。交差点付近における測位精度を向上させることができる。
Preferably, the coordinates of the moving body determined using the positioning data of the other marker device centered on the coordinates of the moving body determined using the positioning data of the two marker devices with the shortest round trip time are If it is outside the predetermined range, a wireless positioning method including a step not used for positioning is used.
(3) In the present invention, the step of positioning the moving body with a first plurality of marker devices installed at a position away from the end of the intersection and facing the vehicle direction toward the intersection; A step of positioning the moving body by a second plurality of marker devices installed at an end and facing the vehicle direction entering the intersection, and a second plurality of markers passing through a positioning area by the first marker device The section until the device enters the positioning area uses a wireless positioning method including a step of determining coordinates by an autonomous sensor built in the moving body. A vehicle entering at high speed can be detected in advance, ignoring signals at intersections.
(4) a step of positioning the movable body by a first plurality of marker devices installed at a position separated from the end of the intersection by a first distance and facing the vehicle direction toward the intersection; and from the end of the intersection Positioning the movable body with a second plurality of marker devices installed at positions separated by a second distance and having radio wave directivity in both directions opposite to the direction of the intersection and the intersection; and Positioning at the end of the intersection and positioning the moving body with a third plurality of marker devices facing the direction of the vehicle entering the intersection; passing through a positioning area by the first marker device; A wireless positioning method including a step of determining coordinates by an autonomous sensor built in the moving body is used for a section before entering a positioning area by a plurality of marker devices. The positioning accuracy in the vicinity of the intersection can be improved.
本発明により、高速で移動する移動体の位置座標を高精度で測位する無線測位システムと無線測位方法を提供することが出来る。 According to the present invention, it is possible to provide a wireless positioning system and a wireless positioning method for positioning the position coordinates of a moving body that moves at high speed with high accuracy.
以下、図面を参照することにより本発明の実施の形態について説明する。
(実施例1)
実施例1では、走行する車両は複数マーカに対し同報用チャンネルにより測位要求信号を送信し、各マーカはマーカ個別のチャンネルにより測位応答信号を車両に返信することにより、車両の測位を行う。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
Example 1
In the first embodiment, a traveling vehicle transmits a positioning request signal to a plurality of markers through a broadcast channel, and each marker performs positioning of the vehicle by returning a positioning response signal to the vehicle through a marker-specific channel.
図4に実施例1における測位システム構成を示す。
図4において、401は車両、402はマーカA、403はマーカB、404はマーカC、<1>は電波が伝播するステップをそれぞれ示す。
FIG. 4 shows a positioning system configuration in the first embodiment.
In FIG. 4, 401 denotes a vehicle, 402 denotes a marker A, 403 denotes a marker B, 404 denotes a marker C, and <1> denotes a step in which radio waves propagate.
図4において、車両401は同報用チャンネルCH0を用い、マーカA402、マーカB403、マーカC404に対し、<1>のステップで同時に測位要求信号を送信する。マーカA402、マーカB403、マーカC403は、それぞれマーカに固有のチャンネルCH1、CH2、CH3を用いたそれぞれのマーカの測位応答信号を、<2>のステップで車両401に返信する。各マーカから返信する<2>のステップは、車両401から各マーカへの伝播遅延時間やマーカ固有の遅延時間による送信時刻の違いはあるが、各マーカが測位要求信号を受信すると時間を待たずにすぐに返信するステップを示す。
In FIG. 4, a
車両401は、測位要求信号を送信した時刻Tt0とマーカA402から受信した測位応答信号の受信時刻Tr01および、測位応答信号に含まれるマーカA402における測位要求信号の受信時刻Tr1および測位応答信号の送信時刻Tt1を用い、(3)式により車両401とマーカA間の距離L1を計算する。同様にして、マーカB403、マーカC404からの測位応答信号に含まれる各マーカの時刻データを用い、車両401とマーカB403間の距離L2、車両401とマーカC404間の距離L3を計算する。
The
平面状の1点の位置座標を決定するには、最低2箇所のマーカとの距離が測定できれば、各マーカを中心とした円の交点により車両の測位ができる。この場合2つの交点が求まるが、車両401の進行方向により正しい解を判断するが、具体的説明は図16−1を用いて後述する。
In order to determine the position coordinates of one planar point, if the distance to at least two markers can be measured, the vehicle can be positioned by the intersection of circles centered on each marker. In this case, two intersections are obtained, but a correct solution is determined according to the traveling direction of the
車両401の測位装置構成を図5に、マーカA402の測位装置構成を図6に、通信フレーム構成を図7に示す。
FIG. 5 shows the positioning device configuration of the
図5において、500は車載機、501はMPU(マイクロプロセッサユニット)、502は送信部、503は送信データ部、504はPPM(パルス位置変調)データ変調部、505はCH0PN系列発生部、506はインパルス生成部、507は送信時刻保持部、508はBPF、509はPA(電力増幅器)、510は送信アンテナ、511はタイマ、512は受信部、5121は受信部A、5122は受信部B、512nは受信部n、513は受信アンテナ、514はBPF、515はLNA(低雑音増幅器)、516はパルス検出部、517は相関器A、518はCH1PN系列発生部、519は受信時刻保持部A、520はPPMデータ復調部A、521は受信データ部A、522は外部インタフェースをそれぞれ示す。
In FIG. 5, 500 is an in-vehicle device, 501 is an MPU (microprocessor unit), 502 is a transmission unit, 503 is a transmission data unit, 504 is a PPM (pulse position modulation) data modulation unit, 505 is a CH0PN sequence generation unit, and 506 is Impulse generation unit, 507 is a transmission time holding unit, 508 is a BPF, 509 is a PA (power amplifier), 510 is a transmission antenna, 511 is a timer, 512 is a reception unit, 512 1 is a reception unit A, 512 2 is a
図6において、600はマーカA、601はMPU(マイクロプロセッサユニット)、602は送信部、603は送信データ部、604はPPM(パルス位置変調)データ変調部、605はCH1のPN系列発生部、606は遅延部、607は送信時刻保持部、608は減算器、609はインパルス生成部、610はBPF、611はPA(電力増幅器)、612は送信アンテナ、613はタイマ、614は受信部、615は受信アンテナ、616はBPF、617はLNA(低雑音増幅器)、618はパルス検出部、619は相関器、620はCH0PN系列発生部、621は受信時刻保持部、622はPPMデータ復調部、623は受信データ部、624は外部インタフェースをそれぞれ示す。 In FIG. 6, 600 is a marker A, 601 is an MPU (microprocessor unit), 602 is a transmission unit, 603 is a transmission data unit, 604 is a PPM (pulse position modulation) data modulation unit, 605 is a PN sequence generation unit for CH1, 606 is a delay unit, 607 is a transmission time holding unit, 608 is a subtractor, 609 is an impulse generation unit, 610 is a BPF, 611 is a PA (power amplifier), 612 is a transmission antenna, 613 is a timer, 614 is a reception unit, 615 Is a receiving antenna, 616 is a BPF, 617 is an LNA (low noise amplifier), 618 is a pulse detector, 619 is a correlator, 620 is a CH0PN sequence generator, 621 is a reception time holding unit, 622 is a PPM data demodulator, 623 Indicates a received data portion, and 624 indicates an external interface.
図7において、D701は送信パルス波形でインパルス生成部506の出力波形、D702はTH(タイムホッピング)データでPN系列発生部605の出力波形、D703は送信データで送信データ603の出力波形、D7031はプリアンブル部(無変調)、D7032はデータ部(PPM変調)、D704およびD705は1チップ分のパルス位置変調をそれぞれ示す。
In FIG. 7, D701 is a transmission pulse waveform and an output waveform of the
なお、図7は車載機のフレーム構成を示すが、マーカのフレーム構成については、PN符号D702が異なるのと、送信パルス波形D701が衝突防止のため後に述べる遅延時間が制御されるが他は同様であるので、図による説明は省略する。 FIG. 7 shows the frame configuration of the vehicle-mounted device. Regarding the frame configuration of the marker, the PN code D702 is different from the transmission pulse waveform D701, and the delay time described later is controlled to prevent collisions. Therefore, the description with drawings is omitted.
図4、図5、図6、図7を用いて、実施例1における測位システムの動作を説明する。 The operation of the positioning system in the first embodiment will be described with reference to FIGS. 4, 5, 6, and 7.
まず、図5に示した車両401搭載の車載機500が送信する測位要求信号を説明する。
First, the positioning request signal transmitted by the vehicle-mounted
MPU501の制御により送信データ部503から、送信データD703が1パルス1μsecのパルスとして出力される。送信データD703の最初の部分はプリアンブルD7031の区間であり、7パルス7μsecの区間はすべて0である。
Under the control of the
図5において、PPMデータ変調部504は、CH0PN系列発生部505から入力したパルスチップの時間位置を、MPU501の制御により送信データ部503から送られた送信データD703が0の時は変えず、1の時は1チップ分変化する(ホッピングする)パルス位置変調を行う。
In FIG. 5, the PPM
CH0PN系列発生部505は、同報用チャンネルCH0としてPN(擬似ランダム符号)系列の一種である8値のRS(リードソロモン)系列の符号列を生成し、1チップ100nsecのパルスを、1μsecの周期毎に、生成した符号に対応した時間に配置したパルス波形を発生する。例えばD702に示した、5763421の符号に対応し、100nsecのパルスは、最初の5に対しては最初の1μs区間の500nsecの位置に、次の7に対しては次の1μsec区間の700nsecの位置、以下6、3、・・に対応した位置に配置された波形となる。
The
また、図7に示す送信データD703は、1μsecのパルス符号であり、送信データD703の始めに配置された同期用のプリアンブル部D7031と、これに続くデータ部D7032とから構成される。 The transmission data D703 shown in FIG. 7 is a pulse code of 1 .mu.sec, a transmitting a preamble part D703 1 of arranged for synchronization at the beginning of the data D703, the data unit D703 2 Metropolitan subsequent thereto.
図7のプリアンブル部D7031では、送信データD703は、1周期7μsec内のパルスがすべて0である。この時、PPMデータ変調部504からは、変調入力がすべて0であるから、CH0のPN系列発生部505からのパタン波形のパルス位置がそのままとなって出力する。
In the preamble part D703 1 in FIG. 7, the transmission data D703 has all the pulses within one period of 7 μsec being zero. At this time, since all the modulation inputs are 0, the PPM
図7のデータ部D7032では、送信データD703は所定の周期内に任意の符号を有している。例えば送信データが0110・・・の場合、PPMデータ変調部504では、PN系列発生部505からのパタン波形5763421・・・(通常プリアンブル部の7符合より多くなる)により、チップのパルス位置が0110・・・に対応して、符号1で1チップ分ホッピングし(図7のD704、D705に示す)、5873・・・と変調され、500nsec、800nsec、700nsec、300nsec ・・・の位置にホッピングされ、図7のデータ部D7032に示されたパルス信号波形となる。
The data unit D703 2 of FIG. 7, the transmission data D703 has any code within a predetermined period. For example, when the transmission data is 0110..., The PPM
PPMデータ変調部504においてPPM変調されたパルス信号は、インパルス生成部506に送られ、ステップリカバリダイオードにより、パルスの立ち上がり部で非常に細いインパルスが生成される。生成されたままのインパルスは、非常に広い周波数帯域のスペクトラムを有しているが、BPF508(帯域通過濾波器で、例えば、3.4GHz〜4.8GHzまたは、7.25GHz〜10.25GHzの通過帯域幅)を通すことで、許容帯域外(例えば、3.4GHz以下と4.8GHz以上または、7.25GHz以下と10.25GHz以上)のスペクトラム成分を除去することが出来る。BPF508通過後、PA509(電力増幅器)で増幅し、送信アンテナ510から電波が放射される。
The pulse signal modulated by the PPM in the PPM
車両401の車載機500は測位要求信号を送信する時に、プリアンブル部D7031の後のデータ部の最初のパルスを発生する時刻Tt0を送信時刻保持部507に保存する。
When transmitting the positioning request signal, the vehicle-mounted
車両401の車載機500から送信された同報用CH0のインパルス電波は、各マーカの受信部で受信される。図6のマーカA402受信部614では、受信アンテナ615から受信されたインパルス電波は、バンドパスフィルタBPF616で不要な周波数成分を除去後、低雑音アンプ増幅器617で増幅され、パルス検出部618でパルスの有無が検出される。パルス検出部618の回路は、公知のダイオードによる包絡線検波回路とコンパレータ等で実現できる。検出されたパルスは、デジタルマッチドフィルタによる相関器619によりCH0PN系列発生部620で発生した同報用CH0のRS系列の符号と比較される。相関器619によりプリアンブル部D7031が検出されたならば、同期が確立されたとして、PPMデータ復調部622により、次に続くデータ部D7032のPPM信号を復調し受信データを生成し、受信データ部623を介してMPU601に入力する。データ部D7032の最初のパルスを検出したら、その時刻Tr1を受信時刻保持部621に保持する。
The broadcast radio wave CH0 transmitted from the vehicle-mounted
MPU601に入力された受信データは、車両401からの測位要求信号と判別されると、マーカA402の測位応答信号として返信される。この時、マーカごとに異なるチャンネルが使用され、マーカA402ではチャンネル1(以下CH1)が使用される。マーカA402の送信部602にはCH1PN系列発生部605を備え、CH1のRS系列としてCH0とは異なる符号列4672530を発生させる。フレーム構造は図7と同様であるが、図7におけるD702の5763421が4672530に変わるところが異なるのみであるから詳細説明は省略する。また、遅延部606においてCH1PN系列発生部605で発生した系列に対して、MPU601から指定したランダムな遅延量が付加される。
When the received data input to the
図8と図9を用いて、ランダムな遅延量を付加する目的を説明する。 The purpose of adding a random delay amount will be described with reference to FIGS.
図8において、CH1、CH2、CH3、CH4は、それぞれ異なったマーカが送信する測位応答信号チャンネルの時間波形を示す。 In FIG. 8, CH1, CH2, CH3, and CH4 indicate time waveforms of positioning response signal channels transmitted by different markers.
図9において、CH1、CH2、CH3、CH4は、図8の各マーカが個別に送信する測位応答信号のパルス位置がランダムに遅延させられた時間波形を示す。 In FIG. 9, CH1, CH2, CH3, and CH4 indicate time waveforms in which the pulse position of the positioning response signal that is individually transmitted by each marker in FIG. 8 is delayed at random.
各マーカから測位応答信号を返信した場合に、各マーカで異なるRS系列を用いているので、各マーカから送信されたパルスは一度衝突しても連続しては衝突しないように疑似ランダム化されている。しかしながら、非常にまれではあるが、図8に示すように、CH1とCH2のパルスが衝突し、次に、CH1とCH3のパルスが衝突し、次にCH1とCH4のパルスが衝突するように、CH1が連続して他のチャンネルに衝突するためエラー訂正ができず、正しいデータ転送や測位ができなくなる場合が生じる。この不都合の対策として、実施例1では繰り返し測位を行う時に、車両401からの測位要求信号に対して各マーカが応答する場合に、図9に示すように繰り返し測位ごとに各マーカにランダムな遅延を持たせる。
When a positioning response signal is returned from each marker, a different RS sequence is used for each marker, so the pulses transmitted from each marker are pseudo-randomized so that they do not collide continuously even if they collide once. Yes. However, very rarely, as shown in FIG. 8, the pulses of CH1 and CH2 collide, then the pulses of CH1 and CH3 collide, and then the pulses of CH1 and CH4 collide, Since CH1 continuously collides with other channels, error correction cannot be performed, and correct data transfer and positioning may not be performed. As a countermeasure against this inconvenience, when each marker responds to a positioning request signal from the
例えば、マーカA402はα1の遅延、マーカB403はα2の遅延、以下同様にしてマーカがn個ある場合はn番目のマーカにαnの遅延を持たせる。この方法により、図8に示すように、ある回の測位がパルスの衝突で失敗した場合でも、次の回の測位では、CH1のパルスは、CH2に対してはα2−α1のずれが生じ、CH3に対してはα3−α1のずれが生じ、CH4に対してはα4−α1のずれが生じ、CH1と他のチャンネルの衝突は生じない。
For example, the
マーカA402は、送信データのプリアンブル部D7031の後のデータ部D7032の最初のパルス発生時刻Tt1を送信時刻保持部607で保持し、減算器608において測位要求信号受信時間Tr1との減算を行い、時刻差データ(Tt1−Tr1)を得る。マーカA402は、車載機500からの測位要求信号に応答する測位応答信号データとして、この時刻差データ(Tt1−Tr1)とマーカA402の位置座標データ等を車載機500に返信する。
The
車載機500では、各マーカから同時に測位応答信号が返信されるため、チャンネル数分の受信部5121、5122、・・、512nを備えており、並列して受信処理を行う。
Since the positioning response signal is simultaneously returned from each marker, the in-
図5において、マーカA402からの測位応答信号は受信部A5121で受信され、マーカA402によるPN系列のCH1との相関がとれた信号により、受信時刻Tr01が受信時刻保持部519で保持され、測位応答信号データはPPMデータ復調部520で復調され受信データA521を介してMPU501に送られる。
5, the positioning response signal from the marker A402 is received by the receiving unit A512 1, by the balanced signal correlation between CH1 PN sequence by the marker A402, receiving time T r01 is held by the reception
車載機500のMPU501は、送信時刻保持部507に保持された時刻Tt0、受信時刻保持部A519に保持されたTr0、およびマーカA402からの測位応答信号から復調した受信データに含まれる応答時間データ(Tt1−Tr1)を用い、(3)式に基づいて車両401とマーカA402間の距離L1を計算する。
The
以下同様にして、マーカB403、マーカC404を含むその他のマーカから受信した測位応答信号は、それぞれ受信部B5122、・・・受信部nで受信され、各マーカにおける時刻差データと各マーカの位置座標データを含む測位応答信号データと、車載機500における各マーカからの受信時刻がMPU501に送られる。
In the same manner, positioning response signals received from other markers including the marker B403 and the marker C404 are received by the receiving unit B512 2 ,..., Respectively, and the time difference data and the position of each marker at each marker are received. The positioning response signal data including the coordinate data and the reception time from each marker in the vehicle-mounted
MPU501では各マーカから送られてきた各マーカにおける応答時間および、車載機500の送信時刻Tt0と各マーカからの受信時刻を用い、(3)式と同様にして、車両401と各マーカ間の距離L2、L3、・・・Lnを計算する。
The
各マーカの位置座標データと、車両401から各マーカまでの距離L1、L2、・・・Lnを用い、後述する計算方法により車両401の位置座標を求める。
Using the position coordinate data of each marker and the distances L 1 , L 2 ,... Ln from the
図10に車載機および複数マーカの出力信号データのフォーマットを示し、図11に複数車両による測位要求信号と各マーカからの測位応答信号の流れを示し、図12に測位処理手順を示す。 FIG. 10 shows the format of the output signal data of the vehicle-mounted device and the plurality of markers, FIG. 11 shows the flow of positioning request signals and positioning response signals from the markers, and FIG. 12 shows the positioning processing procedure.
図10において、D101は測位要求信号、D1011は要求ヘッダ、D1012は車両ID、D102は測位応答信号、D1021は応答ヘッダ、D1022は車両ID、D1023はマーカID、D1024は応答時間、D1025はマーカの緯度、D1026はマーカの経度、D1027はマーカの高さ、D1028は道路情報、D103は個別測位応答信号、D1031は応答ヘッダ、D1032は車両ID、D1033はマーカID、D1034は応答時間、D104は各車共通データ、D1041は応答ヘッダ、D1042はマーカID、D1043はマーカの緯度、D1044はマーカの経度、D1045はマーカの高さ、D1046は道路情報をそれぞれ示す。 In FIG. 10, D101 is positioning request signal, D101 1 request header, D101 2 vehicle ID, D102 is the positioning response signal, D102 1 response header, D102 2 vehicle ID, D102 3 is a marker ID, D102 4 response time, D102 5 is a marker of latitude, D102 6 is a marker of longitude, D102 7 is a marker height, D102 8 road information, D103 individual positioning response signal, D103 1 response header, D103 2 vehicle ID, D103 3 is a marker ID, D103 4 is a response time, D104 is data common to each car, D104 1 is a response header, D104 2 is a marker ID, D104 3 is a marker latitude, D104 4 is a marker longitude, D104 5 is a marker height is, D104 6 denotes a road information.
図11において、図10と同じ信号には同一の記号を付してあり、T1aは車両1とマーカとの通信時間、T2aは車両2とマーカとの通信時間、T3aは車両3とマーカとの通信時間、Tnaは車両nとマーカとの通信時間、T0はマーカから各車両へ同時送信する時間、T1bは車両1とマーカとの通信時間、T2bは車両2とマーカとの通信時間、T3bは車両3とマーカとの通信時間、Tnbは車両nとマーカとの通信時間をそれぞれ示す。
In FIG. 11, the same signal as that in FIG. 10 is given the same symbol, T 1a is the communication time between the
図10において車載機500からは、測位要求信号D101がCH0を使用して各マーカに同報送信される。各マーカからは、測位応答信号D102を返信する。但し、D102のデータの中の、車両ID1022や応答時間1024は、測位要求信号D101を発した車両ごとに異なるデータであるが、マーカIDのD1023およびマーカ緯度D1025以後のデータはマーカ座標データや道路上でのマーカ設置位置を示す道路情報データであり、各車両に対し共通のデータである。
In FIG. 10, a positioning request signal D101 is broadcast from each
そこで本実施例では、マーカからの測位応答信号D102を各車両ごとに異なる個別測位応答信号D103と各車共通データD104に分け、各車両に対する個別の測位応答信号としてはD103を使用する。そして、各マーカは一定周期ごとに各車共通データD104を送信する。 In this embodiment, therefore, the positioning response signal D102 from the marker is divided into different individual positioning response signals D103 and different vehicle common data D104 for each vehicle, and D103 is used as an individual positioning response signal for each vehicle. And each marker transmits each vehicle common data D104 for every fixed period.
車載機500は各車共通データD104を受信し、車両402の位置座標の計算に使用する。
The in-
図11の(a)に、測位要求信号D101と測位応答信号D102により、複数の車両1、車両2、車両3、・・・、車両nの測位を行う場合の信号の流れを示す。この場合、各車両に対し信号の干渉が起きないように、マーカA402と各車両との通信は時間分割して、各々T1a、T2a、T3a、・・・、Tnaに行われる。
FIG. 11A shows the signal flow when positioning a plurality of
一方、図11の(b)に、測位要求信号D101と測位応答信号としてD103とD104の信号により、複数の車両1、車両2、車両3、・・・、車両nの測位行う場合の信号の流れを示す。この場合、前記と同様に各車両に対し信号の干渉が起きないように、マーカA402と各車両との通信は時間分割して、各々T1b、T2b、T3b、・・・、Tnbに行われる。そして、各車両共通データD104は車両毎の通信時間ではなく適切な周期で各車両に同報送信される。
On the other hand, (b) of FIG. 11 shows signals for positioning of a plurality of
図11(b)に示す個別測位応答信号を用いる方法は、T1b、T2b、T3b、・・・、Tnbに、各車共通データを含まないので、図11(a)によるT1a、T2a、T3a、・・・、Tnaのすべてに共通データを含む方法に比べ、一回の測位時間が短縮される。 In the method using the individual positioning response signal shown in FIG. 11 (b), since T 1b , T 2b , T 3b ,..., T nb does not include data common to each vehicle, T 1a according to FIG. , T 2a , T 3a ,..., T na can be compared with a method in which common data is included in all, and a single positioning time is reduced.
即ち、図11(b)の方が、マーカから送信されるチャンネルの占有時間が減少するので、各車両が1度に測位する時間が短くなり、繰り返し測位の場合の測位周期が短くなる。 That is, in FIG. 11B, the occupied time of the channel transmitted from the marker is reduced, so that the time for each vehicle to perform positioning at a time is shortened, and the positioning cycle in repeated positioning is shortened.
各車両が移動しながら繰り返し測位する場合、測位周期が短くなると、1度測位してから次に測位する距離が短くなり、移動車両の測位精度が向上する。 When positioning repeatedly while each vehicle is moving, if the positioning cycle is shortened, the distance to be measured next after the positioning is shortened, and the positioning accuracy of the moving vehicle is improved.
複数車両が複数のマーカと通信する場合、各車両は同じ同報チャンネルCH0を用いるので電波の干渉が起きないようにするため、CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance)方式を利用する。CSMA/CA方式は従来から用いられており、通信路が一定時間以上継続して空いていることを確認してからデータを送信する信号の衝突防止方式である。 When a plurality of vehicles communicate with a plurality of markers, each vehicle uses the same broadcast channel CH0. Therefore, in order to prevent radio wave interference, a CSMA / CA (Carrier Sense Multiple Access Avidance) system is used. The CSMA / CA method has been used conventionally, and is a signal collision prevention method in which data is transmitted after confirming that a communication path is continuously available for a certain time or more.
図12に、CSMA/CA方式を用いた測位の処理手順を示す。
図12において、図4および図5と同じものには同一の番号を付してある。また、S1201はマーカA402が各車共通データAを送信するステップ、S1202は車載機500がマーカA402の各車共通データAを保持するステップ、S1203はマーカB403が各車共通データBを送信するステップ、S1204は車載機500がマーカB403の各車共通データBを保持するステップ、S1205は全CHが空くまで待つステップ、S1206は全CHが空いた時刻からランダムな時間間隔待つステップ、S1207は測位要求信号をCH0を用いて同報送信するステップ、S1208はマーカA402が測位要求信号を受信するステップ、S1209はマーカA402が測位応答信号Aを送信するステップ、S1210はマーカB403が測位要求信号を受信するステップ、S1211はマーカB403が測位応答信号Bを送信するステップ、S1212は車載機500が測位応答信号Aを受信するステップ、S1213は車載機500が測位応答信号Bを受信するステップ、S1214は測位計算を行うステップ、S1215はS1202に戻って次の測位を行うステップをそれぞれ示す。
FIG. 12 shows a positioning processing procedure using the CSMA / CA method.
12, the same components as those in FIGS. 4 and 5 are denoted by the same reference numerals. Further, S1201 is a step in which the marker A402 transmits each vehicle common data A, S1202 is a step in which the vehicle-mounted
図13に、車載機500がマーカが設置された測位サービスエリアに入ったかどうかの判断を含む測位動作のフローを示す。
図13において、S1301は車載機500が測位動作を開始するステップ、S1302は全CHを監視するステップ、S1302はCH1〜CHnのどれかで各車共通データD104が検出されるかどうかを判断するステップ、S1304は全CHに空きがあるかどうかを判断するステップ、S1305はランダムな時間待つステップ、S1306はCH0で測位要求するステップ、S1307はCH1〜CHnを用いた応答の有無を判断するステップ、S1308はS1307で応答があったCHのマーカに対する測位を行うステップ、S1309は一定時間連続して応答無しかどうかを判断するステップをそれぞれ示す。
FIG. 13 shows a flow of positioning operation including determination as to whether or not the in-
In FIG. 13, S1301 is a step in which the vehicle-mounted
図13のステップS1301において測位を開始する。測位エリア外ではマーカが設置されていないので、車載機500は測位要求信号D101をチャンネルCH0で出す必要が無く、他システムへの干渉を低減する上から不要な電波放出は抑えるべきである。そこで、ステップS1302においてマーカが送信するCH1〜CHnの中の各車共通データ信号D104を監視する。
Positioning is started in step S1301 of FIG. Since no marker is installed outside the positioning area, the in-
ステップS1303において、各社共通データD104を受信したかどうかを判断する。 In step S1303, it is determined whether each company common data D104 has been received.
測位エリアに設置されたマーカは、走行車両からの測位要求信号の有無に関係なく各車共通データD104の信号を送信しているので、車載機500が測位エリア内に入ると各車共通データをCH1〜CHnのどれかで受信する。車載機500が測位エリア外の場合、車載機500は各車共通データD104をCH1〜CHnのどれでも受信できないので、S1302へ戻り各車共通データD104が受信できるまで繰り返す。
The marker installed in the positioning area transmits the signal of the common data D104 for each vehicle regardless of the presence or absence of the positioning request signal from the traveling vehicle. Therefore, when the in-
各車共通データD104が受信できた場合は、ステップS1304にて全CHに空きがある時間を判断する。ただし各車共通データD104のデータは長い周期で送信されており、各車共通データD104の空きの時間は長く、この空きの時間に、CH0および他車両向けのCH1〜CHnが送信されていない時間を判断する。空きの時間が有る場合、車載機500はステップS1305にてランダムな時間待ってCH0で測位要求信号D101を送信する。ステップS1307によりマーカからの個別測位応答信号D103を受信できたかどうかを判断する。ステップS1307でyesの場合は、ステップS1308により個別測位応答信号D103のデータを用いて測位を行い、CH1〜CHnに測位応答信号が返ってくる間は、測位エリア内にいることになるので、以上を繰り返す。
If the common vehicle data D104 can be received, it is determined in step S1304 how long all the CHs are available. However, the data of each vehicle common data D104 is transmitted in a long cycle, and the vacant time of each vehicle common data D104 is long, and CH0 and CH1 to CHn for other vehicles are not transmitted during this vacant time. Judging. If there is free time, the in-
ステップS1307でnoの場合、CH1〜CHnのどれからも測位応答信号が無いので、ステップS1309により一定時間内は測位要求信号を送信するが、ステップS1309によりyesの場合は、一定時間経過後にも、CH1〜CHnのどれからも測位応答信号が無いので測位エリア外に出たと判断し、測位要求信号の送信は停止し、最初のCH1〜CHnの監視に戻る。ステップS1309によりnoの場合は、ステップS1306に戻り、応答があったCHのマーカに対し測位要求信号をCH0で送信する。 In the case of no in step S1307, since there is no positioning response signal from any of CH1 to CHn, a positioning request signal is transmitted within a certain time by step S1309, but in the case of yes by step S1309, even after the elapse of the certain time, Since there is no positioning response signal from any of CH1 to CHn, it is determined that the signal has gone out of the positioning area, the transmission of the positioning request signal is stopped, and the process returns to the first monitoring of CH1 to CHn. If NO in step S1309, the process returns to step S1306, and a positioning request signal is transmitted on CH0 to the CH marker that has responded.
次に、複数マーカの設置方法を説明する。
図14にマーカ設置例を示す。
図14において、1401は交差点、1402は車両、1403は車載機、1404はマーカ、1405はマーカ、1406はマーカ、1407はマーカをそれぞれ示す。
Next, a method for installing a plurality of markers will be described.
FIG. 14 shows an example of marker installation.
14, 1401 is an intersection, 1402 is a vehicle, 1403 is a vehicle-mounted device, 1404 is a marker, 1405 is a marker, 1406 is a marker, and 1407 is a marker.
図14に示すマーカ設置例では、交差点1401付近における車両1402の測位を目的としているため、交差点1401の各信号機にマーカを設置する。通常は1つの交差点に信号機は4機あるため、4台のマーカ1404、1405、1406、1407を設置する。車載機1403から最低2個のマーカが見通しできれば測位できるため、交差点1401の各進入路に対して測位できる。例えば、信号機の信号情報を利用することにより、信号無視して侵入する車両を検出して警告を発したり、強制的に停止させることが可能となる。
In the marker installation example shown in FIG. 14, since the purpose is to determine the position of the vehicle 1402 in the vicinity of the intersection 1401, a marker is installed at each traffic light at the intersection 1401. Since there are usually four traffic lights at one intersection, four
図15および図23に、マーカ設置による走行車両の測位の具体例を示す。 FIG. 15 and FIG. 23 show specific examples of positioning of a traveling vehicle by marker installation.
図15−1において、1501はポール、1502はマーカM1、1503はマーカM2、1504はポール、1505はマーカM3、1503はマーカM4、1507は大型車、1508は小型車、1509は大型車、1510は車線、1511は車線、1512は車線、P1501〜P1506は電波の伝播路をそれぞれ示す。 In FIG. 15-1, 1501 is a pole, 1502 is a marker M1, 1503 is a marker M2, 1504 is a pole, 1505 is a marker M3, 1503 is a marker M4, 1507 is a large vehicle, 1508 is a small vehicle, 1509 is a large vehicle, 1510 is Lanes, 1511 are lanes, 1512 are lanes, and P1501 to P1506 are propagation paths of radio waves.
図15−2において、図15−1と同じものは同一の番号を付し、1513はマーカM1、1514はマーカM2、1515はマーカM3、P1507〜P1510は電波の伝播路をそれぞれ示す。 15-2, the same components as those in FIG. 15-1 are assigned the same numbers, 1513 indicates a marker M1, 1514 indicates a marker M2, 1515 indicates a marker M3, and P1507 to P1510 indicate radio wave propagation paths.
図15−3において、図15−1と同じものは同一の番号を付し、P1511〜P1513は電波の伝播路をそれぞれ示す。 15C, the same components as those in FIG. 15A are denoted by the same reference numerals, and P1511 to P1513 indicate radio wave propagation paths.
図15−4において、図15−1と同じものは同一の番号を付し、1516は小型車、1517は大型車、1518は小型車、P1514〜P1521は電波の伝播路をそれぞれ示す。 15-4, the same components as those in FIG. 15-1 are denoted by the same reference numerals, 1516 is a small vehicle, 1517 is a large vehicle, 1518 is a small vehicle, and P1514 to P1521 are radio wave propagation paths.
図23において、図15−1と同じものは同一の番号を付し、2319は大型車、2320は大型車、2321は小型車、2322は大型車、2323は車線、2324は車線、2325は車線、P2322〜P2326は電波の伝播路をそれぞれ示す。 In FIG. 23, the same components as those in FIG. 15-1 are assigned the same numbers, 2319 is a large vehicle, 2320 is a large vehicle, 2321 is a small vehicle, 2322 is a large vehicle, 2323 is a lane, 2324 is a lane, 2325 is a lane, P2322 to P2326 indicate radio wave propagation paths, respectively.
図15−1では、道路端のポール1501上にマーカM1の1502、ポール1504上にマーカM4の1506を設置し、小型車1508の走行車線1511の両隣の車線上空にマーカM2の1503、マーカM3の1505を設置した場合を示す。
In FIG. 15A, a
図15−1に示すように、大型車1507と大型車1509に挟まれた小型車1508からは、マーカM1の1502、M4の1506、M2の1503、M3の1505を直接見通す伝播路P1501、P1502、P1503、P1504のすべてが遮断される場合がある。
As shown in FIG. 15A, from a
図15−1の場合、小型車1508では、M2の1503からの電波が大型車1509で反射して小型車1508に到達する伝播路P1505により受信され、M3の1505からの電波が大型車1507で反射して小型車1508に到達する伝播路P1506により受信される場合がある。この場合、伝播路P1505およびP1506は直線距離でないから、マーカと小型車1508間の距離測位において大きな誤差を生じる。また、図15−1の大型車1507の高さが少し低いと、マーカM2の1503から小型車1508への直接の伝播路P1502と反射の伝播路P1505が同時に存在する場合がある。このように、複数の経路から同じ電波を受信してしまう多重波伝送路(以下マルチパス)の場合は直接波と反射波の合成となるので、マーカM2の1503と小型車1508間の距離測位において誤差を生じる。
In the case of FIG. 15A, in the
図15−2は、各車線1501、1511、1512の各上空にマーカM1の1513、マーカM2の1514、マーカM3の1515を設置した場合である。しかし、図15−2の場合も2個以上のマーカの直接波が遮られ、マーカM1の1513とマーカM2の1515からは反射波しか受信できないので、測位誤差が大きくなってしまう。
FIG. 15B illustrates a case where a marker M1 1513, a
そこで、本実施例では、図15−3に示すように車線の端にマーカM1の1502、車線と車線の境界の上空にマーカM2の1503、マーカM3の1505を設置する。こうすることで、大型車1507と1508にはさまれた小型車1508からでも、確実に最低2個のマーカM2の1503とマーカM3の1505が見通しになり、正しく測位できるため、測位誤差が小さくできる。この時、マーカM1の1502との通信は見通し外の反射波になって測位誤差が大きくなるが、後述するように距離の短い順に2個のマーカM2の1503と、M3の1505を選択することにより、反射経路により測位誤差が大きくなるマーカM1の1502を使用しないようにできる。
Therefore, in this embodiment, as shown in FIG. 15C, a
以下同様にして、図15−4において中央車線を大型車1517が走行する場合に、両車線の小型車1516および1518は、最低2個のマーカM1の1502とマーカM2の1503は見通せ、直接波が受信できるので測位誤差は小さくなる。
Similarly, when the
また、図23のように3車線(2323、2324、2325)の中央車線2324を大型車2322が走行し、端の車線2323を小型車2321が走行する場合でも最低2個のマーカM1の1502とマーカM2の1503は見通せ、直接波が受信できるので測位誤差は小さくなる。
Further, as shown in FIG. 23, even when the
次に図16−1、図16−2を用いて具体的な測位方法を説明する。 Next, a specific positioning method will be described with reference to FIGS. 16-1 and 16-2.
図16−1において、1601はマーカM1、1602はマーカM2、1603はマーカM3、1604Aは車載機、1604Bは車載機の虚像、1605は大型車、1606は車線、1607は車線、1608は車線、1609は車線、1610はM1中心の円、1611はM2中心の円をそれぞれ示す。
In FIG. 16A, 1601 is a marker M1, 1602 is a marker M2, 1603 is a marker M3, 1604A is an in-vehicle device, 1604B is a virtual image of the in-vehicle device, 1605 is a large vehicle, 1606 is a lane, 1607 is a lane, 1608 is a lane,
図16−1に示すように、マーカM1の1601、M2の1602の2個が見通しとなる場合を考える。図16−1の車線方向をx座標、車線の幅方向をy座標、高さ方向をz座標とし、マーカM1の1601、M2の1602、車載機1604の座標をそれぞれ、(X1,Y1,Z1)、(X2,Y2,Z2)、(x,y,0)とし、車載機1604とマーカM1の1601、M2の1602間の距離をそれぞれL1、L2とすると、(4)式と(5)式の関係となる。
As shown in FIG. 16A, consider a case where two
連立方程式(4)式と(5)式により、xとyについて解けば、車載機の座標(x,y)が、マーカM1の1601の座標、マーカM2の1602の座標および、距離L1、L2により表される。 If x and y are solved by simultaneous equations (4) and (5), the coordinates (x, y) of the vehicle-mounted device are the coordinates of 1601 of marker M1, the coordinates of 1602 of marker M2, and the distance L 1 . represented by L 2.
但し、この場合、(4)式と(5)式の解は、マーカM1の1601を中心とした半径L1の円1610と、マーカM2の1602を中心とした半径L2の円1611の交点となり、車載機1604Aの位置と虚像の位置1604Bの2点が求まる。1回の測位では、実際の車載機の位置が1604Aか1604Bかは判定がつかない。しかし、車載機1604Aが車線上を矢印方向に走行している場合に、所定の時間間隔で続けて測位すると、1604A位置座標は矢印方向に移動するが、1604B虚像位置座標は矢印とは逆方向に移動する。
However, in this case, (4) and (5) the solution of equation, the 1601
車線ごとに車両の移動方向は決まっており、例えば、図16−1では車両は矢印方向に移動する車線であるため、1604Aの位置座標が実際の車載機の位置座標と判断できる。 For example, since the vehicle is a lane that moves in the direction of the arrow in FIG. 16A, the position coordinates of 1604A can be determined as the actual position coordinates of the vehicle-mounted device.
また、図16−2に示すように、マーカM1の1601、M2の1602、M3の1603の3個が見通しとなる場合を考える。車載機1604とマーカM1の1601、M2の1602およびM3の1603間の距離をそれぞれL1、L2、L3とすると、前記(4)式と(5)式に加えて、次の(6)式が得られる。
Further, as shown in FIG. 16B, a case is considered where three markers M1, 1601, M2, 1602, and M3, 1603 are visible. Assuming that the distances between the vehicle-mounted device 1604 and the
これらの関係式(4)式、(5)式、(6)式を用いると、図16−2に示す様にマーカM1の1601、M2の1602、M3の1603が一直線にある場合には、図16−1の場合と同様に2つの解、1604Aと1604Bが求まるが、車線上の進行方向から実際の車載機の位置は1604Aであることが判断できる。また、関係式が多ければ、最小2乗法により、誤差を低減することができるため、3個以上の距離が使用できる場合には、最小2乗法により測位を行う。
When these relational expressions (4), (5), and (6) are used, as shown in FIG. 16-2, when
但し、3個以上のマーカと測位が出来る場合でも、図15−4に示すようにM3の1505からの電波の伝播経路P1520は反射した経路の場合は誤差となる。
However, even when positioning can be performed with three or more markers, as shown in FIG. 15-4, the propagation path P1520 of the radio wave from the
この様に反射波を含む場合に、反射波を除去する測位処理方法を図17に示す。 FIG. 17 shows a positioning processing method for removing the reflected wave when the reflected wave is included.
図17において、S1701は車載機500が測位動作を開始するステップ、S1702は距離の最も短い2個のマーカにより測位座標Ciを求めるステップ、S1703は次に距離の短いマーカMkを用いて測位座標Ckを求めるステップ、S1704はCkがCiに対し所定の距離内かどうかを判断するステップ、S1705はマーカMkをマーカとして採用するステップ、S1706はマーカMkをマーカとして採用しないステップ、S1707はすべてのマーカの採否を判断したかどうかを判断するステップ、S1708は採用したすべてのマーカまでの距離を用いて、最小2乗法により測位するステップをそれぞれ示す。
In FIG. 17, S1701 is a step in which the vehicle-mounted
図17において、ステップS1701により測位処理を開始する。ステップS1702により、最短距離の2個のマーカまでの距離を用いて(4)式、(5)式により車載機500の位置座標(x,y)を求める。この時、虚像を含め2個の解が求まるので、前記の進行方向による判断によりいずれの解かを決定する。ステップS1703により次に距離の短いマーカMkを選択して、最短マーカとの距離とを用い、(4)式、(6)式により解を求める。ステップS1704により、先に求めた車載機500の位置座標(x,y)と、マーカMkを用いた位置座標(x,y)が測定誤差の範囲で一致するかを判断する。ステップS1704でyesの場合、マーカMkは反射経路の無い見通し距離により測位できたと判断し、使用マーカとして登録する。S1704でnoの場合、マーカMkは反射経路による見通し外距離による測位と判断し、測位に用いるマーカには採用しない。
In FIG. 17, a positioning process is started by step S1701. In step S1702, the position coordinates (x, y) of the vehicle-mounted
ステップS1707により、測位応答があったすべてのマーカについての判断を終了したかどうかを判断する。S1707でnoの場合、ステップS1703に戻り次のマーカについての判断を行う。 In step S1707, it is determined whether or not the determination for all markers having a positioning response has been completed. If no in step S1707, the process returns to step S1703 to determine the next marker.
S1707でyesの場合、ステップS1708において使用可能マーカとして登録されたすべてのマーカに対する位置座標を用いて、最小2乗法により誤差の少ない車載機500の位置座標(x,y)を求める。
(実施例2)
実施例2は、交差点付近において車両の測位を高い精度で行う無線測位システムを提供する。
In the case of yes in S1707, the position coordinates (x, y) of the in-
(Example 2)
The second embodiment provides a wireless positioning system that performs vehicle positioning with high accuracy near an intersection.
図18−1、図18−2、図18−3に、大型車の後方を走行する小型車から、道路上空のマーカを見通す情況を示す。 18-1, FIG. 18-2, and FIG. 18-3 show the situation where a small vehicle traveling behind a large vehicle sees a marker over the road.
図18−1において、1801はポール、1802はマーカ、1803は大型車、1804は小型車、1805は車載機、P1801は電波の伝播路をそれぞれ示す。 18A, 1801 is a pole, 1802 is a marker, 1803 is a large vehicle, 1804 is a small vehicle, 1805 is an in-vehicle device, and P1801 is a propagation path of a radio wave.
図18−2において、図18−1と同じものは同一の番号を付し、P1802は電波の伝播路を示す。 18B, the same components as those in FIG. 18A are denoted by the same reference numerals, and P1802 indicates a radio wave propagation path.
図18−3において、図18−1と同じものは同一の番号を付し、1806はポール、1807はマーカ、1808はポール、1809はマーカ、P1803は電波の伝播路をそれぞれ示す。 18-3, the same components as those in FIG. 18-1 are denoted by the same reference numerals, 1806 indicates a pole, 1807 indicates a marker, 1808 indicates a pole, 1809 indicates a marker, and P1803 indicates a radio wave propagation path.
実施例2では、交差点付近において無線測位システムにより信号無視車を停止させる用途などに適用する。交差点の信号を無視するような暴走車両に警告、減速、停止させるためには、例えば交差点から100m程度手前から走行車両を測位する必要がある。 In the second embodiment, the present invention is applied to a use of stopping a signal ignoring vehicle by a wireless positioning system in the vicinity of an intersection. In order to warn, decelerate, and stop a runaway vehicle ignoring an intersection signal, for example, it is necessary to position the traveling vehicle from about 100 meters before the intersection.
図18−1に示すように、小型車1804がマーカに近い場合には、マーカを見上げる仰角が大きいため、電波の伝播路P1801は大型車1803に遮断されることなく、小型車1804搭載の車載機1805はマーカ1802との直接通信が可能となる。
As shown in FIG. 18A, when the
しかしながら、図18−2に示す様に、小型車1804がマーカ1802から離れている位置ではマーカ1802を見上げる仰角が小さくなるため、電波の伝播路P1802は大型車1803に遮蔽されてしまう。
However, as shown in FIG. 18-2, the elevation angle looking up at the
この対策として、図18−3に示すように多数のマーカを設置すれば、走行車両は近くのマーカが見通しになり、問題を解決できるが、マーカが1802、1807、1809と増加し、マーカを搭載するポール1801、1806、1808を含めた設備費用が増加するという問題点が発生する。
As a countermeasure, if a large number of markers are installed as shown in FIG. 18-3, a nearby vehicle becomes a line of sight and the problem can be solved. However, the markers increase to 1802, 1807, and 1809, There is a problem that the equipment cost including the mounted
図19に、実施例2における測位センサシステムのマーカの配置図を示す。
図19において、1901は交差点、1902はマーカ、1903はマーカ、1904はマーカ、1905はマーカ、1906はリアルタイム測位エリア、1907は自律センサエリア、1908はキャリブレーションエリア、1909はマーカ、1910はマーカ、1911はマーカ、1912はマーカ、1913は車線、1914は車線、1915は車線をそれぞれ示す。
FIG. 19 shows a marker layout diagram of the positioning sensor system according to the second embodiment.
In FIG. 19, 1901 is an intersection, 1902 is a marker, 1903 is a marker, 1904 is a marker, 1905 is a marker, 1906 is a real-time positioning area, 1907 is an autonomous sensor area, 1908 is a calibration area, 1909 is a marker, 1910 is a marker, 1911 is a marker, 1912 is a marker, 1913 is a lane, 1914 is a lane, and 1915 is a lane.
図19において、交差点1901から100m程度離れた車線に、走行車両の予備的な測位を行う長さ30m程度のエリア(以下キャリブレーションエリア)1908を設定し、キャリブレーションエリア1908の範囲において、実施例1における図5と図6で説明した車載機500とマーカA600等を用いたインパルス電波による測位を行う。
In FIG. 19, an area (hereinafter referred to as a calibration area) 1908 having a length of about 30 m for performing preliminary positioning of a traveling vehicle is set in a lane about 100 m away from an
その後、交差点1901の手前の自律センサエリア1907では、走行車両搭載の車速センサやジャイロセンサ等の車載の自律センサによる測位を行う。そして、交差点1901の手前の長さ30m程度のリアルタイム測位エリア1906において前記インパルス電波による測位を行う。
Thereafter, in an autonomous sensor area 1907 in front of the
この方法により、交差点1901から離れた位置のキャリブレーションエリア1908から走行車両を確実に捉え、交差点付近のリアルタイム測位エリア1906では高精度の測位を行うことができ、図18−3に示す測位システムのようにマーカを多数設置しなくても良いので経済的である。
By this method, the traveling vehicle can be reliably captured from the
さらに、測位エリアを交差点付近のリアルタイム測位エリア1906と、キャリブレーションエリア1908の2箇所の狭いエリアに限定することができるため、測位エリア内での無線チャンネルが空く頻度が高くなり、各走行車両の測位周期を短くできる。
Furthermore, since the positioning area can be limited to two narrow areas, the real-time positioning area 1906 near the intersection and the
また、測位エリアが30m程度と狭いので、車載機やマーカの電波出力を下げることができ、他のシステムへの電波干渉が低減できる。 In addition, since the positioning area is as narrow as about 30 m, the radio wave output of the vehicle-mounted device and the marker can be lowered, and radio wave interference to other systems can be reduced.
TWR方式により車両位置の測位を行った場合、車両から2つのマーカまでの距離が遠くなるほど、車両からマーカ方向に向かって横方向の測位のばらつきが増加する性質がある。 When positioning of the vehicle position is performed by the TWR method, there is a property that variation in positioning in the lateral direction increases from the vehicle toward the marker as the distance from the vehicle to the two markers increases.
図20を用いて、測位のばらつきがマーカからの距離と測位方向によって異なる理由を説明する。 The reason why the variation in positioning differs depending on the distance from the marker and the positioning direction will be described with reference to FIG.
図20において、2001AはマーカA、2001BはマーカB、dはマーカA2001AとマーカB2001B間の設置間隔、2002は近距離の車両、2003は近距離におけるばらつき範囲、2004は遠距離の車両、2005は遠距離におけるばらつき範囲、CA1とCA2はマーカAを中心とした近距離の円弧、CB1とCB2はマーカBを中心とした近距離の円弧、Δrは半径方向距離測定ばらつき、Δx1は近距離のx方向測位ばらつき、Δy1は近距離のy方向測位ばらつき、CA3とCA4はマーカAを中心とした遠距離の円弧、CB3とCB4は遠マーカBを中心とした遠距離の円弧、Δx2は遠距離のx方向測位ばらつき、Δy2は遠距離のy方向測位ばらつきをそれぞれ示す。
In FIG. 20, 2001 A is marker A, 2001 B is marker B, d is an installation interval between
図20において、車両2002がマーカ間の設置距離dに比べ同程度の近い距離位置にある場合、マーカA2001Aとの距離は、マーカA2001Aを中心とした円弧CA1と円弧CA2の範囲内のばらつきΔrを有した値で測定される。 In Figure 20, when the vehicle 2002 is in the same degree of close range position compared to the installation distance d between the markers, the distance between the marker A2001 A is in the range of the arc C A1 and arc C A2 around the marker A2001 A It is measured by a value having a variation Δr.
この場合の半径方向の測定距離のばらつきΔrは、測位システムのマーカや車載機による処理誤差、時間誤差などで発生し、距離の大小に関係ないランダムな値であり、ここでは各マーカについてほぼ同じばらつきと仮定し、Δr一定とする。 In this case, the variation Δr in the measurement distance in the radial direction is a random value regardless of the size of the distance, which is caused by a processing error or time error caused by the positioning system marker or the vehicle-mounted device, and is almost the same for each marker. Assuming variation, Δr is constant.
次に、近距離の車両2002がマーカB2001Bまでの距離を測定すると、マーカB2001Bを中心とした円弧CB1と円弧CB2の範囲内のばらつきΔrを有した値で測定される。 Next, when the vehicle 2002 at a short distance measures the distance to the marker B2001 B , the distance is measured with a value having a variation Δr within the range of the arc C B1 and the arc C B2 around the marker B2001 B.
この結果、車両位置座標は、4つの円弧に囲まれた2003のばらつき範囲内として測定される。ばらつき範囲2003のx軸方向長Δx1とy軸方向長Δy1は、ほぼΔrに等しくなるので、x軸方向とy軸方向のばらつきはほぼ等しくなる。 As a result, the vehicle position coordinates are measured as within a variation range of 2003 surrounded by four arcs. Since the x-axis direction length Δx 1 and the y-axis direction length Δy 1 of the variation range 2003 are substantially equal to Δr, the variations in the x-axis direction and the y-axis direction are substantially equal.
一方、マーカ間の設置距離dに比べ遠距離の車両2004からマーカA2001Aまでの距離を測定すると、円弧RA3から円弧RA4までのばらつきの幅Δrを有した値で測定される。また遠距離の車両2004からマーカB2001Bまでの距離を測定すると、円弧CB3から円弧CB4までのばらつきの幅Δrを有した値で測定される。その結果、車両2004の位置座標は4つの円弧に囲まれた2005のばらつき範囲内として測定される。ばらつき範囲2005のx軸方向長Δx2はほぼΔrに等しいが、y軸方向についてはは、円弧CA3と円弧CA4の方向と円弧CB3と円弧CB4の方向が鋭角に交わるので、Δy2はΔx2より相当大きくなる。この理由により、x軸方向のばらつきは距離に対してほぼ一定であるのに対し、y軸方向のばらつきは距離が遠くなるほど大きくなる。
On the other hand, when the distance from the
前記の測位のばらつきは、測位毎に大きさがランダムに変化して発生するので、統計的な位置座標のばらつきとして測定される。 The above-mentioned variation in positioning is measured as a statistical variation in position coordinates because the size varies randomly at each positioning.
図21−1に2つのマーカを用いた測位におけるばらつきの例を示す。
図21−1において、D2101は測位された車両の車線方向(x軸方向)の位置座標ばらつき(以下ばらつきの標準偏差σの3倍の3σとする)、D2102は測位された車線幅方向(y軸方向)の位置座標ばらつきをそれぞれ示す。
FIG. 21-1 shows an example of variation in positioning using two markers.
In FIG. 21A, D2101 is a positional coordinate variation in the lane direction (x-axis direction) of the measured vehicle (hereinafter referred to as 3σ, which is three times the standard deviation σ of the variation), and D2102 is a measured lane width direction (y A variation in position coordinates in the axial direction is shown.
車両のx軸方向位置のばらつきは、横軸マーカ真下からの距離(xの値に等しい)に対しほぼ一定であるが、車両のy軸方向位置のばらつきは、横軸に比例して増加する。 The variation in the position in the x-axis direction of the vehicle is substantially constant with respect to the distance from the position just below the horizontal axis marker (equal to the value of x), but the variation in the position in the y-axis direction of the vehicle increases in proportion to the horizontal axis. .
このばらつきの増加を解決し、交差点付近の測位精度を向上させる無線測位システムの構成を図22に示す。 FIG. 22 shows the configuration of a wireless positioning system that solves this increase in variation and improves the positioning accuracy near the intersection.
図22において、2201は交差点、22021はマーカ、22031はマーカ、22041はマーカ、22051はマーカ、22022はマーカ、22032はマーカ、22042はマーカ、22052はマーカ、2206はリアルタイム測位エリア、2206aはリアルタイム測位エリアa、2206bはリアルタイム測位エリアb、2207は自律センサエリア、2208はキャリブレーションエリア、2209はマーカ、2210はマーカ、2211はマーカ、2212はマーカ、2213は車線、2214は車線、2215は車線をそれぞれ示す。 In Figure 22, 2201 is an intersection, 2202 1 marker, 2203 1 marker, 2204 1 marker, 2205 1 marker, 2202 2 marker, 2203 2 marker, 2204 2 marker, 2205 2 marker, the 2206 Real-time positioning area, 2206 a is real-time positioning area a, 2206 b is real-time positioning area b, 2207 is an autonomous sensor area, 2208 is a calibration area, 2209 is a marker, 2210 is a marker, 2211 is a marker, 2212 is a marker, and 2213 is A lane, 2214 indicates a lane, and 2215 indicates a lane.
図22において、リアルタイム測位エリア2206の範囲内で交差点2201に近いエリア2206a(交差点から例えば20mのエリア)を走行する車両は、前方向のマーカ22021、22031、22041、22051の少なくも2つのマーカと、後ろ方向のマーカ22022、22032、22042、22052の少なくも2つのマーカとの通信により測位することができる。
In FIG. 22, a vehicle traveling in an
図21−2に前方向2つと後ろ方向2つのマーカを用いた測位におけるばらつきの例を示す。
図21−2において、D2103は測位された車両の車線方向(x軸方向)の位置座標ばらつき、D2104は測位された車線幅方向(y軸方向)の位置座標ばらつきをそれぞれ示す。
FIG. 21-2 shows an example of variations in positioning using two markers in the forward direction and two markers in the backward direction.
In FIG. 21B, D2103 indicates the positional coordinate variation in the lane direction (x-axis direction) of the measured vehicle, and D2104 indicates the positional coordinate variation in the measured lane width direction (y-axis direction).
車両のx軸方向位置のばらつきD2103は、横軸マーカ真下からの距離(xの値に等しい)に対しほぼ一定である。一方車両のy軸方向位置のばらつきD2104は、図21−1のD2102に比べばらつきが改善されていることが示される。これは、交差点位置(x=0)のマーカから離れるに従い、交差点位置マーカによる測位のy方向ばらつきは増加するが、交差点2201から20m離れたマーカまでの距離は近いので、これらのマーカによる測位のy方向ばらつきは減少する。これら前後のマーカによる測位結果を用いて、最小2乗誤差法により位置座標が決定されるので、y軸方向のばらつきD2104の増加は抑えられ、リアルタイム測位エリア2206aにおいて高精度な測位が行える。
The variation D2103 in the x-axis direction position of the vehicle is substantially constant with respect to the distance (equal to the value of x) from directly below the horizontal axis marker. On the other hand, the variation D2104 in the vehicle y-axis direction position is shown to be improved as compared to D2102 in FIG. As the distance from the marker at the intersection position (x = 0) increases, the variation in positioning in the y direction due to the intersection position marker increases. However, since the distance from the
図22において、リアルタイム測位エリア2206b(例えばリアルタイム測位エリア2206a端から30mのエリア)では、図19の交差点に近いリアルタイム測位エリア1906と同等の高精度の測位ができる。
22, in the real-time positioning area 2206b (for example, an
また、交差点2201から100m離れたキャリブレーションエリア2208(長さ30m)では、前記の走行車両の予備的な測位を行う。すなわち、マーカ2209、2210、2211、2212と走行車両の車載機により、インパルス電波による測位を行う。
In the calibration area 2208 (
その後、交差点2201の手前で高精度で測位するリアルタイム測位エリア2206に入るまでの自律センサエリア2207では、走行車両搭載の車速センサやジャイロセンサ等の自律センサによる測位を行う。
(付記1)
移動体と測位基準点となる複数のマーカ装置間の電波の往復時間と、前記マーカ装置の座標とを用いて前記移動体の座標を決定する無線測位システムにおいて、
前記移動体から測位要求信号を受信した時に、測位に用いる測位データを前記マーカ装置固有の通信チャンネルを用いて前記移動体に送信する前記マーカ装置と、
前記測位要求信号を同一の通信チャンネルにより前記マーカ装置に送信し、前記測位要求信号の送信時刻と、前記測位データの受信時刻と、前記マーカ装置の座標と、測位要求信号受信時刻および測位データ送信時刻を含む前記測位データとを用いて前記移動体の座標を決定する前記移動体と、
を備えたことを特徴とする無線測位システム。
(付記2)
前記測位要求信号および測位データは、インパルス化された電波であることを特徴とする付記1記載の無線測位システム。
(付記3)
前記測位データは、前記マーカ装置毎に異なった擬似ランダム符号によりパルス位置変調された信号であることを特徴とする付記1記載の無線測位システム。
(付記4)
前記測位データは、前記測位データの送信を繰り返す毎に異なった擬似ランダム符号によりパルス位置の遅延時間が制御されることを特徴とする付記1記載の無線測位システム。
(付記5)
前記測位データは、前記移動体に共通の第1の測位データと前記移動体によって異なる第2の測位データとを備え、前記第1の測位データは前記測位要求信号の受信に関係なく所定の周期で送信され、前記第2の測位データは前記測位要求信号の受信に応答して送信されることを特徴とする付記1記載の無線測位システム。
(付記6)
前記測位要求データは、前記移動体が前記第1の測位データを受信した時にのみ前記移動体から送信されることを特徴とする付記1記載の無線測位システム。
(付記7)
前記マーカ装置は、道路上の信号機に設置されることを特徴とする付記1記載の無線測位システム。
(付記8)
前記マーカ装置は、前記移動体が走行する複数車線の両端の上方および前記各車線の境界線の上方に設置されることを特徴とする付記1記載の無線測位システム。
(付記9)
一方通行の道路を走行する移動体と測位基準点となる複数のマーカ装置間の電波の往復時間と前記マーカ装置の座標を用いて前記移動体の座標を決定する無線測位方法において、
前記往復時間により計算された前記移動体の複数座標のうち、前記座標の時間変化が前記一方通行の進行方向に一致する座標を前記移動体の座標として選択するステップを含む無線測位方法。
(付記10)
前記往復時間が最も短い2つのマーカ装置の測位データを用いて決定された前記移動体の座標を中心とし、他のマーカ装置の測位データを用いて決定された前記移動体の座標が所定の範囲外の場合は、測位に用いないステップを含む付記9記載の無線測位方法。
(付記11)
交差点に侵入する車線を走行する移動体と測位基準点となる複数のマーカ装置間の往復時間と前記マーカ装置の座標を用いて前記移動体の座標を決定する無線測位方法において、
前記交差点の端から所定の距離離れた位置に設置され、前記交差点に向かう車両方向を向いた第1の複数マーカ装置により前記移動体の測位を行うステップと、
前記交差点の端に設置され、前記交差点に侵入する車両方向を向いた第2の複数マーカ装置により前記移動体の測位を行うステップと、
前記第1のマーカ装置による測位エリアを通過し、第2の複数マーカ装置による測位エリアに入るまでの区間は前記移動体が内蔵した自律センサにより座標を決定するステップと、
を含む無線測位方法。
(付記12)
交差点に侵入する車線を走行する移動体と測位基準点となる複数のマーカ装置間の往復時間と前記マーカ装置の座標を用いて前記移動体の座標を決定する無線測位システムにおいて、
前記交差点の端から第1の距離離れた位置に設置され、前記交差点に向かう車両方向を向いた第1の複数マーカ装置により前記移動体の測位を行うステップと、
前記交差点の端から第2の距離離れた位置に設置され、前記交差点の方向と前記交差点とは逆方向の両方向に電波の指向性を有した第2の複数マーカ装置により前記移動体の測位を行うステップと、
前記交差点の端に設置され、前記交差点に侵入する車両方向を向いた第3の複数マーカ装置により前記移動体の測位を行うステップと、
前記第1のマーカ装置による測位エリアを通過し、第2の複数マーカ装置による測位エリアに入るまでの区間は前記移動体が内蔵した自律センサにより座標を決定するステップと、
を含む無線測位方法。
After that, in the autonomous sensor area 2207 until entering the real-
(Appendix 1)
In a wireless positioning system that determines the coordinates of the moving body using a round-trip time of a radio wave between the moving body and a plurality of marker devices serving as positioning reference points, and the coordinates of the marker device,
When receiving a positioning request signal from the mobile body, the marker device that transmits positioning data used for positioning to the mobile body using a communication channel unique to the marker device;
The positioning request signal is transmitted to the marker device through the same communication channel, the positioning request signal transmission time, the positioning data reception time, the marker device coordinates, the positioning request signal reception time, and the positioning data transmission. The moving body that determines the coordinates of the moving body using the positioning data including time; and
A wireless positioning system comprising:
(Appendix 2)
The wireless positioning system according to
(Appendix 3)
The wireless positioning system according to
(Appendix 4)
The wireless positioning system according to
(Appendix 5)
The positioning data includes first positioning data common to the mobile body and second positioning data that differs depending on the mobile body, and the first positioning data has a predetermined cycle regardless of reception of the positioning request signal. The wireless positioning system according to
(Appendix 6)
The wireless positioning system according to
(Appendix 7)
The wireless positioning system according to
(Appendix 8)
The wireless positioning system according to
(Appendix 9)
In the wireless positioning method for determining the coordinates of the moving body using a round trip time of radio waves between the moving body traveling on a one-way road and a plurality of marker devices serving as positioning reference points and the coordinates of the marker device,
A wireless positioning method including a step of selecting, as a coordinate of the mobile object, a coordinate whose time change of the coordinate coincides with the traveling direction of the one-way among a plurality of coordinates of the mobile object calculated by the round trip time.
(Appendix 10)
Centering on the coordinates of the moving body determined using the positioning data of the two marker devices with the shortest round-trip time, the coordinates of the moving body determined using the positioning data of other marker devices are within a predetermined range. The wireless positioning method according to supplementary note 9, including a step not used for positioning in the case of outside.
(Appendix 11)
In the wireless positioning method for determining the coordinates of the moving body using the round trip time between the moving body traveling in the lane entering the intersection and a plurality of marker devices serving as positioning reference points and the coordinates of the marker device,
Positioning the movable body with a first plurality of marker devices that are installed at a predetermined distance from the end of the intersection and face the vehicle direction toward the intersection;
Positioning the moving body with a second plurality of marker devices installed at the end of the intersection and facing the vehicle direction entering the intersection;
A step of passing through the positioning area by the first marker device and entering a positioning area by the second plurality of marker devices to determine coordinates by an autonomous sensor built in the moving body;
Wireless positioning method including.
(Appendix 12)
In a wireless positioning system that determines the coordinates of the moving body using a round trip time between a plurality of marker devices serving as positioning reference points and a moving body traveling in a lane that enters an intersection, and the coordinates of the marker device,
Positioning the movable body with a first plurality of marker devices installed at a position away from the end of the intersection by a first distance and facing a vehicle direction toward the intersection;
The mobile object is positioned by a second multi-marker device that is installed at a second distance from the end of the intersection and has radio wave directivity in both the direction of the intersection and the direction opposite to the intersection. Steps to do,
Positioning the moving body with a third multi-marker device installed at the end of the intersection and facing the vehicle direction entering the intersection;
A step of passing through the positioning area by the first marker device and entering a positioning area by the second plurality of marker devices to determine coordinates by an autonomous sensor built in the moving body;
Wireless positioning method including.
101 車両
102 マーカA
103 マーカB
104 マーカC
201 車載機
202 マーカ
301 車両
302 マーカA
303 マーカB
304 マーカC
401 車両
402 マーカA
403 マーカB
404 マーカC
500 車載機
501 MPU(マイクロプロセッサユニット)
502 送信部
503 送信データ部
504 PPM(パルス位置変調)データ変調部
505 CH0PN系列発生部
506 インパルス生成部
507 送信時刻保持部
508 BPF
509 PA(電力増幅器)
510 送信アンテナ
511 タイマ
512 受信部
5121 受信部A
5122 受信部B
512n 受信部n
513 受信アンテナ
514 BPF
515 LNA(低雑音増幅器)
516 パルス検出部
517 相関器A
518 CH1PN系列発生部
519 受信時刻保持部A
520 PPMデータ復調部A
521 受信データA
522 外部インターフェース
600 マーカA
601 MPU(マイクロプロセッサユニット)
602 送信部
603 送信データ部
604 PPM(パルス位置変調)データ変調部
605 CH1のPN系列発生部
606 遅延部
607 送信時刻保持部
608 減算器
609 インパルス生成部
610 BPF
611 PA(電力増幅器)
612 送信アンテナ
613 タイマ
614 受信部
615 受信アンテナ
616 BPF
617 LNA(低雑音増幅器)
618 パルス検出部
619 相関器
620 CH0PN系列発生部
621 受信時刻保持部
622 PPMデータ復調部
623 受信データ
624 外部インタフェース
1401 交差点
1402 車両
1403 車載機
1404 マーカ
1405 マーカ
1406 マーカ
1407 マーカ
1501 ポール
1502 マーカM1
1503 マーカM2
1504 ポール
1505 マーカM3
1503 マーカM4
1507 大型車
1508 小型車
1509 大型車
1510 車線
1511 車線
1512 車線
1513 マーカM1
1514 マーカM2
1515 マーカM3
1516 小型車
1517 大型車
1518 小型車
1601 マーカM1
1602 マーカM2
1603 マーカM3
1604A 車載機
1604B 車載機の虚像
1605 大型車
1606 車線
1607 車線
1608 車線
1609 車線
1610 M1中心の円
1611 M2中心の円
1801 ポール
1802 マーカ
1803 大型車
1804 小型車
1805 車載機
1806 ポール
1807 マーカ
1808 ポール
1809 マーカ
1901 交差点
1902 マーカ
1903 マーカ
1904 マーカ
1905 マーカ
1906 リアルタイム測位エリア
1907 自律センサエリア
1908 キャリブレーションエリア
1909 マーカ
1910 マーカ
1911 マーカ
1912 マーカ
1913 車線
1914 車線
1915 車線
2001A マーカA
2001B マーカB
2002 近距離の車両
2003 近距離におけるばらつき範囲
2004 遠距離の車両
2005 遠距離におけるばらつき範囲
2201 交差点
22021 マーカ
22031 マーカ
22041 マーカ
22051 マーカ
22022 マーカ
22032 マーカ
22042 マーカ
22052 マーカ
2206 リアルタイム測位エリア
2206a リアルタイム測位エリアa
2206b リアルタイム測位エリアb
2207 自律センサエリア
2208 キャリブレーションエリア
2209 マーカ
2210 マーカ
2211 マーカ
2212 マーカ
2213 車線
2214 車線
2215 車線
2319 大型車
2320 大型車
2321 小型車
2322 大型車
2323 車線
2324 車線
2325 車線
103 Marker B
104 Marker C
201 vehicle-mounted
303 Marker B
304 Marker C
403 Marker B
404 Marker C
500 On-
502
509 PA (Power Amplifier)
510 transmitting
512 2 Receiver B
512 n receiver n
513 Reception antenna 514 BPF
515 LNA (Low Noise Amplifier)
516
518 CH1PN
520 PPM data demodulator A
521 Receive data A
522 External interface 600 Marker A
601 MPU (microprocessor unit)
602
611 PA (Power Amplifier)
612 transmitting
617 LNA (Low Noise Amplifier)
618 Pulse detection unit 619
1503 Marker M2
1504
1503 Marker M4
1507
1514 Marker M2
1515 Marker M3
1516
1601 Marker M1
1602 Marker M2
1603 Marker M3
1604A Vehicle-mounted device 1604B Vehicle-mounted
2001 B Marker B
2002 Short distance vehicle 2003 Short
2206 b Real-time positioning area b
2207
Claims (4)
前記測位要求信号を前記マーカ装置に送信し、前記測位要求信号の送信時刻と、前記測位データの受信時刻と、前記測位要求信号の受信時刻および前記測位データの送信時刻を含む前記測位データと、前記マーカ装置の座標とを用いて前記移動体の座標を決定する前記移動体と、
を備えた無線測位システムにおいて、
前記測位データは、前記移動体に共通の第1の測位データと前記移動体によって異なる第2の測位データとを備え、前記第1の測位データは前記測位要求信号の受信に関係なく所定の周期で送信され、前記第2の測位データは前記測位要求信号の受信に応答して送信されることを特徴とする無線測位システム。 A plurality of marker devices for transmitting positioning data used for positioning to the moving body when receiving a positioning request signal from the moving body;
The positioning request signal is transmitted to the marker device, the positioning request signal transmission time, the positioning data reception time, the positioning request signal reception time and the positioning data transmission time, The moving body that determines the coordinates of the moving body using the coordinates of the marker device;
In the wireless positioning system with
The positioning data includes first positioning data common to the mobile body and second positioning data that differs depending on the mobile body, and the first positioning data has a predetermined cycle regardless of reception of the positioning request signal. And the second positioning data is transmitted in response to reception of the positioning request signal.
前記測位データは、前記マーカ装置毎に異なった擬似ランダム符号によりパルス位置変調された信号であることを特徴とする請求項1項記載の無線測位システム。 When a positioning request signal is received from a mobile body, a plurality of marker devices that transmit positioning data used for positioning to the mobile body, the positioning request signal is transmitted to the marker device, and a transmission time of the positioning request signal, The mobile body that determines the coordinates of the mobile body using the positioning data reception time, the positioning request signal reception time and the positioning data transmission time, and the marker device coordinates. In the equipped wireless positioning system,
The wireless positioning system according to claim 1, wherein the positioning data is a signal whose pulse position is modulated by a pseudo-random code different for each marker device.
前記マーカ装置は、前記移動体が走行する複数車線の両端の上方および前記各車線の境界線の上方に設置されることを特徴とする請求項1記載の無線測位システム。 When a positioning request signal is received from a mobile body, a plurality of marker devices that transmit positioning data used for positioning to the mobile body, the positioning request signal is transmitted to the marker device, and a transmission time of the positioning request signal, The mobile body that determines the coordinates of the mobile body using the positioning data reception time, the positioning request signal reception time and the positioning data transmission time, and the marker device coordinates. In the equipped wireless positioning system,
The wireless positioning system according to claim 1, wherein the marker device is installed above both ends of a plurality of lanes on which the moving body travels and above a boundary line of each lane.
前記移動体から測位要求信号を受信した時に、測位に用いる測位データは、前記移動体に共通の第1の測位データと前記移動体によって異なる第2の測位データとを備え、前記第1の測位データは前記測位要求信号の受信に関係なく所定の周期で送信されるステップと、
前記第2の測位データは前記測位要求信号の受信に応答して送信されるステップと、
を含む無線測位方法。 Of the plurality of coordinates of the moving object calculated from the round trip time of the radio wave between the moving object traveling on the one-way road and the plurality of marker devices serving as positioning reference points, the time change of the coordinate indicates the traveling direction of the one-way In a wireless positioning method for selecting coordinates that match the coordinates as the coordinates of the moving body,
Positioning data used for positioning when receiving a positioning request signal from the moving body includes first positioning data common to the moving body and second positioning data different depending on the moving body, and the first positioning data. Data is transmitted in a predetermined cycle regardless of reception of the positioning request signal;
The second positioning data is transmitted in response to receiving the positioning request signal;
Wireless positioning method including.
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