JPH0252228B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は路側ビーコン方式に関し、さらに詳
細にいえば、出発点の情報を入力した後は、少な
くとも車速データ、および方位データを入力とし
て車両の現在位置を表示するようにしたナビゲー
シヨンシステムにおける車両位置較正を行なうた
め、およびデータ伝送を行なうために使用される
新規な路側ビーコン方式を採用した場合に適用さ
れる路側ビーコン方式に関する。

〔従来の技術〕

従来から、車両に小型のコンピユータとデイス
プレイ装置とを搭載し、コンパクトデイスク等か
らなる記憶装置に記憶させられている道路地図デ
ータを読出してデイスプレイ装置に表示させると
ともに、車速センサからの車速データ、および方
位センサからの方位データを入力として、各時点
における車両の位置の算出、および走行方向の判
定を行ない、これら算出結果、および判定結果に
基いて、デイスプレイ装置に表示されている道路
地図の該当部分に車両を示す表示を付加するよう
にした、いわゆるナビゲーシヨンシステムが提供
されるようになつてきている。

このようなナビゲーシヨンシステムを使用すれ
ば、車両の現在位置、および走行方向とを視覚に
より簡単に識別することができ、道に迷うことな
く、確実に目的地まで到達することができる。

しかし、上記の構成のナビゲーシヨンシステム
においては、車速センサ、方位センサが必然的に
有している誤差が、走行距離の増加とともに累積
され、走行距離が所定距離以上になると（但し、
この所定距離は各車両における車速センサ、方位
センサの誤差の程度、各センサの配設位置におけ
る雰囲気条件の変動等により定まるものであり、
必ずしも一定の距離ではない）、デイスプレイ装
置における車両表示位置が実際の車両位置から大
幅にずれ、本来の機能を発揮させることができな
くなつて、道に迷つてしまうという状態が発生す
ることになる。

このような問題点を解決する目的で、道路交通
網に、上記累積誤差が所定値以上になる距離より
も短い所定距離毎に路側アンテナを配設し、この
路側アンテナから位置データ、および道路方向デ
ータを含む信号を、比較的狭い範囲にのみ送信す
るとともに、車両に取付けられたアンテナにより
上記信号を受信してコンピユータに取込み、受信
信号に基いて車両の位置、および走行方向を正し
いデータに較正する、いわゆる路側ビーコン方式
の採用が提案されている。

このような路側ビーコン方式を採用すれば、常
に誤差の累積が所定値以下である状態で正確な位
置データ、および方位データに基く表示を行なわ
せることができるので、ナビゲーシヨンシステム
の本来の性能を発揮させることができ、特に、鉄
道路線の近く、踏切等のように方位センサに大き
な誤差を発生させ易い箇所に路側アンテナを設置
することにより、外的要因に起因する誤差の発生
をも効果的に較正することができるという利点を
有している。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記の構成の路側ビーコン方式においては、か
なり指向性が高い路側アンテナにより常時位置デ
ータ、および道路方向データを含む信号を送信し
ているのであり、車両が上記送信信号によりカバ
ーされている領域を通過する場合にのみ信号を受
信し、受信した信号に基いて必要な較正を行なう
ことができるようにしているのであるから、送信
信号によりカバーされる領域を広くすれば、路側
アンテナに対する信号受信位置のずれが大きくな
り、充分な較正効果を達成することができないと
いう問題がある。

さらに詳細に説明すると、路側ビーコン方式の
基本機能はあくまで位置データ、および道路方向
データを含む信号をナビゲーシヨンシステムを搭
載した車両に与えることであるが、以下の如き機
能をも追加することが、路側ビーコン方式の有効
活用の上で要求される。即ち、 路側アンテナが設置されている箇所の周辺に
おける道路の混雑状況、工事、その他の道路使
用状況等の交通情報を追加してナビゲーシヨン
システムに与えることにより、車両のスムーズ
な運行を補助すること、 路側アンテナが設置されている箇所の周辺に
おける住宅配置、個人名をも含む詳細な地図情
報を追加して、最終目的地への到達を容易化す
ること、 路側アンテナが設置されている箇所を含む、
ある程度広い範囲にわたる道路地図情報を追加
してナビゲーシヨンシステムに与えることによ
り、デイスプレイ装置により表示される道路地
図を更新し、遠隔地までの運行をスムーズに行
なわせること、 等の追加サービスをも行なわせることが考えられ
ており、このような追加サービスをも行なわせる
ようとすれば、路側アンテナから送信される信号
による伝送帯域の拡大、送信信号によりカバーさ
れる領域の拡大が必須となる。

そして、以上のように伝送領域の拡大、および
送信信号によりカバーされる領域の拡大が行なわ
れた場合には、路側アンテナの設置位置に対する
信号受信位置のずれが大きくなり、本来の目的で
ある、車両位置の較正が、上記ずれの影響を受け
て正確には行なえないことになるという問題が発
生するのである。

また、路側アンテナが設置されている位置の近
傍の建物等の配置状態、他の車両の走行状態が、
時間とともに、或は路側アンテナの設置位置毎に
大幅に変化し、路側アンテナから送信される信号
が、第６図に示すように、直接車載アンテナによ
り受信される他に、建物、路面、他の車両等によ
り反射された後、車載アンテナにより受信される
ことになり、しかも、上記各経路を通つて受信さ
れた信号は、それぞれ振幅、位相が異なるのであ
るから、和動的、或は差動的に重畳され、第３図
に示すように、路側アンテナからの送信信号の強
度分布とは大幅に異なる強度分布の信号となる
（マルチパスによるフエーデイング現象が発生す
る）ので、受信信号に基く車両位置の較正等を行
なう場合に、予期せぬ誤差が発生する、即ち、上
記重畳信号が、路側アンテナから大幅に離れた箇
所においてレベルが高い部分を有することにな
り、この部分を検出した時点で車両位置、および
走行方向の較正を行なつてしまうという問題が発
生することになる。

そして、このような問題を解消させるために、
ローパスフイルタを取付けることにより、フエー
デイング現象に起因する受信信号の強度分布の影
響を排除することが考えられる。

しかし、フエーデイング現象に起因する強度の
変動周期は通常数10Hzから数100Hz程度の範囲で
あるから、ローパスフイルタとしては数Hz程度の
遮断周波数を有するものであることが必要にな
る。そして、上記のような低い遮断周波数を有す
るローパスフイルタをパツシブ回路で構成しよう
とすれば、大きなインダクタンス、キヤパシタン
スが必要になり、車載機器として小形化すること
が非常に困難になるという問題がある。また、ア
クテイブフイルタで構成すれば、小形化すること
は可能であるが、部品点数が増加するとともに、
回路構成が複雑化し、全体として車載機器が高価
なものになつてしまうという問題がある。

〔発明の目的〕

この発明は上記の問題点に鑑みてなされたもの
であり、路側ビーコン方式における各種機能の拡
大に簡単に対処することができるとともに、本来
の車両位置の較正を高い精度で行なうことがで
き、しかも構成を簡素化することができる路側ビ
ーコン方式を提供することを目的としている。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の目的を達成するための、この発明の路側
ビーコン方式は、路側アンテナから送信すべき信
号の搬送波を、送信データに基いて振幅一定の変
調を施す第１の変調手段と、第１の変調手段から
の出力信号に、フエーデイングによる振幅変動周
波数より充分高い周波数で振幅変調を施す第２の
変調手段とを具備し、車両に搭載されて、路側ア
ンテナからの送信信号のうち所要データを較正デ
ータとして受信し、車両位置データを較正して表
示するナビゲータ装置が、第１の振幅検波手段
と、第１の振幅検波手段のからの検波信号を入力
とし、かつ上記第２の変調手段による変調周波数
を中心周波数とするバンドパスフイルタ手段と、
バンドパスフイルタ手段からの出力信号を入力と
する第２の振幅検波手段と、第２の振幅検波手段
からの検波信号を入力として位置判定信号を出力
する位置判定手段と、位置判定信号、および取込
データに基いて少なくとも位置データを較正する
較正手段とを具備しているものである。

但し、上記取込データの伝送経路が、振幅変動
成分を除去するリミツタ手段を具備するものであ
つてもよい。

〔作用〕

以上の構成の路側ビーコン方式であれば、路側
アンテナから送信すべき信号の搬送波を、第１の
変調手段により送信データに基いて振幅一定の変
調を施し、次いで、振幅一定の変調信号に、第２
の変調手段によりフエーデイングによる振幅変動
周波数より充分高い周波数で振幅変調を施した状
態で、道路交通網の予め定められた所定位置に設
置された路側アンテナから、少なくとも位置デー
タを含む各種データを車両に送信する。

そして、車両に搭載されて、路側アンテナから
送信信号のうち所要データを較正データとして受
信し、車両位置データを較正して表示するナビゲ
ータ装置においては、第１の振幅検波手段により
受信信号を振幅検波し、バンドパスフイルタ手段
により振幅検波手段から、上記第２の変調手段に
よる変調周波数を中心周波数とする信号のみを取
出し、第２の反復検波手段により上記取出信号を
振幅検波し、最終的に得られた検波信号を入力と
して、位置判定手段から位置判定信号を出力し、
位置判定信号、および取込データに基いて、較正
手段により少なくとも位置データを較正すること
ができる。

さらに詳細に説明すると、伝送データにより変
調が施される搬送波の波長をλ_Oとすれば、道路に
沿つた電界分布はフエーデイング現象により最悪
の状態でλ_O／２の周期で変動する可能性がある。
したがつて、車両の速度をｖとすれば、車載アン
テナによる受信波は、Ｔ＝λ_O／2vの周期で変動
する可能性があり、この場合には、f_F＝１／Ｔ＝
2v／λ_Oの周波数で振幅変調を受ける可能性があ
る。したがつて、振幅変調を施す周波数として
は、上記周波数f_Fと比べて充分に高い周波数に設
定すればよいことになる。

そして、このような条件設定を行なつた状態に
おいては、車載アンテナにより受信される信号
は、Ｖ＝Ａ（ｘ（ｔ））｛１＋ｍ cos（2πf_nｔ）＋m_F
cos（2πf_Fｔ）｝cos（2πf_Oｔ＋θ_s（ｔ）） （但し、ｘは道路に沿つた距離、Ａ（ｘ）は道路
に沿つた電界分布に比例する関数、ｍは周波数f_n
による振幅変調指数、m_Fはフエーデイング現象
による振幅変調指数、θ_s（ｔ）は伝送信号を表わ
す位相関数）で表わされるのであるから、振幅検
波して振幅成分のみを抽出すれば、 ｖ＝Ａ（ｘ（ｔ））｛１＋ｍ cos（2πf_nｔ）＋m_Fcos
（2πf_Fｔ）｝ となり、依然としてフエーデイング現象に起因す
る成分を含んでいる。しかし、このの振幅検波信
号を中心周波数f_nのバンドパスフイルタを通して
周波数f_n成分を抽出すれば、Ａ（ｘ（ｔ））の時間
的変化がゆつくりしている関係上、 v_n＝mA（ｘ（ｔ））cos（2πf_nｔ） という信号が抽出される。したがつて、この信号
をさらに振幅検波することにより、 V_n＝mA（ｘ（ｔ）） の信号、即ち、電解分布関数Ａ（ｘ（ｔ））に比例
する信号が得られることになるのである。

また、上記取込データの伝送経路が、振幅変動
成分を除去するリミツタ手段を具備するものであ
れば、フエーデイング現象に起因する振幅変動成
分をも含めて振幅変動成分を除去して、一定の振
幅の変調波を再現することができるので、その
後、正確な復調を行なわせることができる。

〔実施例〕

以下、実施例を示す添付図面によつて詳細に説
明する。

第７図はデイスプレイ装置に表示される道路地
図の一例を概略的に示す図であり、矢印Ａにより
車両の現在位置、および走行方向が表示されてい
る。そして、路側アンテナP1，P2，…Pnが実際
の設定位置に対応して表示されている（但し、こ
の路側アンテナP1，P2，…Pnについては、表示
されていなくても特に不都合はない）。そして、
図には表示されていないが、目印となる建物等が
表示されている。

第５図、および第６図は路側ビーコン方式を説
明する概略図であり、予め設定された地点におい
て、道路１に近接させて位置データ、および道路
方向データ等を含む信号を送信する路側アンテナ
２が配置されているとともに、上記道路１を走行
する車両３の所定位置に、上記信号を受信するた
めの車載アンテナ４が搭載され、受信信号を図示
しないナビゲーシヨン装置に供給するようににし
ている。そして、上記路側アンテナ２は、比較的
狭い範囲（図中領域Ｒ参照）のみをカバーするよ
う、指向性が高いアンテナで構成されている。ま
た、上記車載アンテナ４は、例えば水平方向に指
向性を持たないアンテナで構成されている。

したがつて、路側アンテナ２から送信される信
号は、直接車載アンテナ４により受信される他、
建物１′、路面、および他の車両３等により１回
以上反射されて車載アンテナ４により受信され、
受信信号を総合すると、和動的、および差動的に
重畳されて、路側アンテナ２からの送信信号の強
度分布から大幅にずれた強度分布となる（第３図
参照）。

第１図、および第２図はこの発明の路側ビーコ
ン方式の一実施例を示すブロツク図であり、第１
図は送信側、即ち、路側装置を、第２図は受信
側、即ち、車載装置をそれぞれ示している。

上記路側装置は、搬送波発振器２１から出力さ
れる発振振号（周波数f_O）を位相偏移変調回路２
２に供給するとともに、伝送すべきデータ信号を
変調信号として上記位相偏移変調回路２２に供給
して、一定の振幅を有する変調出力信号を得、こ
の変調出力信号を振幅変調回路２３に供給すると
ともに、変調波発振器２４からの発信信号（周波
数がf_nであり、フエーデイング現象により発生す
る振幅変動の周波数f_Fよりも充分に高い周波数、
例えば、車両３の最高速度を200Km／ｈ、ビーコ
ン波の搬送周波数f_Oを1.5GHz、即ち、波長λ_O＝
200mmに設定している場合には、f_F＝278Hzとな
り、フエーデイング現象に起因する振幅変動の最
大周波数が数100Hzであると見做せるのであるか
ら、上記周波数f_nとして数ＫHzから数100KHzの
範囲に設定されていることが好ましい）を変調信
号として上記振幅変調回路２３に供給して振幅変
調が施された変調出力信号を得、この変調出力信
号を路側アンテナ２に供給することにより、少な
くとも位置データを含む所要データを送信するこ
とができるようにしている。

但し、上記位相偏移変調回路２２に代えて周波
数偏移変調回路を使用することも可能であり、要
は、一定の振幅を有する変調出力信号が得られる
ものであればよい。

車載装置の構成は次のとおりである。

車載アンテナ４により受信された信号（第３図
参照）は増幅器５により増幅され、第１の振幅検
波回路６、およびゲート回路１０に供給される。
そして、上記第１の振幅検波回路６から出力され
た検波出力信号は、中心周波数をf_nとするバンド
パスフイルタ７に導かれて、周波数f_nの成分のみ
が出力され、次いで第２の振幅検波回路１４に供
給されることにより、フエーデイング現象に起因
する振幅変動が排除された信号（平均電界分布関
数に比例する安定した出力信号、第４図参照）が
得られる。

上記第２の振幅検波回路１４から出力される検
波出力信号は、第１のレベル判定回路８、および
第２のレベル判定回路９に供給され、第２のレベ
ル判定回路９からの出力信号により上記ゲート回
路１０を開くようにしている。

上記ゲート回路１０を通つた信号（第３図参
照）は、振幅変動成分を除去するリミツタ回路１
５に供給されることにより、一定の振幅の変調信
号が得られ、復調回路１６により復調することに
より、当初の伝送データが得られる。そして、得
られた伝送データがメモリ１１に一時的に記憶さ
せられ、その後通信データターミナル１３に接続
された装置（図示せず）により所要の通信データ
が取出される。一方、道路方向データ、地図デー
タ等ナビゲーシヨンに必要なデータは、ナビゲー
タ１２に取込まれる。現在位置データについて
は、上記第１のレベル判定回路８から位置判定信
号（タイミングパルス信号）が出力されることに
よりナビゲータ１２に取込まれ、現在位置の較正
が行なわれるようにしている。

上記両レベル判定回路８，９における判定基準
レベルは、それぞれレベルL1，L2（但し、L1＞
L2）に設定されている。

上記の構成の路側ビーコン方式の動作を、第３
図、および第４図を参照しながら詳細に説明す
る。

路側アンテナ２から送信される信号は、周波数
f_Oの搬送波に伝送データに基いて位相偏移変調、
または周波数偏移変調を施した後、フエーデイン
グ現象に起因する振幅変動の周波数より充分に高
い周波数で振幅変調を施すことにより得られた信
号である。

したがつて、車載アンテナ４により受信された
信号（第３図参照）は、送信信号に対して、フエ
ーデイング現象に起因する比較的低い周波数の振
幅変調が施されたのと等価な状態である。

そして、上記受信信号は、増幅器５により増幅
されたままの状態、即ち、フエーデイング除去が
行なわれていない状態で第１の振幅検波回路６、
およびゲート回路１０に供給され、第１の振幅検
波回路６、バンドパスフイルタ７、および第２の
振幅検波回路１４により平均電界分布関数に比例
する信号に変換された状態（第４図参照）で、第
１のレベル判定回路８、および第２のレベル判定
回路９に供給される。

車両３が道路１を走行して路側アンテナ２に接
近し、次いで遠ざかる場合には、当初車載アンテ
ナ４における信号受信レベルがほぼ零レベル、即
ち、平均電解分布関数に比例する信号がほぼ零レ
ベルであるから、上記両レベル判定回路８，９に
は、それぞれの判定基準レベルL1，L2よりも低
いレベルの信号が入力され、ゲート回路１０が閉
じたままに保持され、メモリ１１へのデータ伝送
が全く行なわれない状態に保持する（第４図中範
囲T1参照）。

そして、路側アンテナ２に接近するにつれて平
均電解分布関数に比例する信号のレベルが除々に
増加するのであるが、第２のレベル判定回路９に
入力される信号レベルが判定基準レベルL2より
も大きくなるまでの間は、上記の動作を行なう
（第４図中範囲T2参照）。

即ち、上記の動作を行なつている間は、メモリ
１１を通してナビゲータ１２に対してデータが伝
送されることはなく、図示しない車速センサ、お
よび方位センサからの車速データ、および走行方
向データに基いてナビゲータ１２により、現在位
置、および走行方向を算出、判定して、図示しな
いデイスプレイ装置に、道路地図とともに、車両
の現在位置、および走行方向を表示することがで
きる。

その後、車両３がさらに路側アンテナ２に接近
して、平均電界分布関数に比例する信号のレベル
が増大し、第２のレベル判定回路９への供給信号
レベルが基準レベルL2を越えると、レベル判定
回路９から出力されるデータ伝送領域判定信号に
よりゲート回路１０が開かれる。したがつて、車
載アンテナ４により受信された信号が増幅器５に
より増幅された状態でリミツタ回路１５に供給さ
れることにより、受信信号から振幅変動成分を除
去し、復調回路１６により復調することにより当
初の伝送データを得て、メモリ１１に記憶させ
（第４図中範囲T3参照）、通信データターミナル
１３へのデータ伝送、ナビゲータ１２への所要デ
ータの取込みが行なわれる。

車両３がさらに走行して路側アンテナ２にほぼ
正対する位置に到達すれば、平均電界分布関数に
比例する信号のレベルがさらに増大し、第１のレ
ベル判定回路８への供給信号レベルが基準レベル
を越えるので、レベル判定回路８から出力される
位置判定信号がナビゲータ１２に供給され、その
瞬間に上記メモリ１１に記憶させられていた位置
データがナビゲータ１２に取込まれて、装置本体
内の現在位置の較正が行なわれる。これにより、
位置データ、および走行方向データ等を較正し、
デイスプレイ装置上に、正確な現在位置、および
走行方向を表示することができる。

その後は、較正された位置、および走行方向を
基準として、車速センサ、および方位センサから
の車速データ、走行方向データに基いて、各時点
における車両３の位置、および走行方向を矢印Ａ
として道路地図とともにデイスプレイ装置に表示
することができる。

尚、第３図、および第４図は、車両３が一定の
速度で走行している状態における受信信号レベル
の変化を示しているが、車両３の速度が変化した
場合には、上記各範囲T1，T2等が広狭変化する
のみであり、特に不都合はない。

〔発明の効果〕

以上のようにこの発明は、路側アンテナから送
信される信号を、一定の振幅を有する変調を施し
た後、フエーデイング現象に起因する振幅変動の
周波数よりも充分に高い周波数で振幅変調した信
号としており、しかも受信データを、振幅検波し
た後、バンドパスフイルタにより振幅変調周波数
成分のみを抽出し、さらに振幅検波することによ
り平均電界分布関数に比例する信号に変換して取
込むようにしているので、車載装置側の構成の簡
素化、および小形化を容易に達成することがで
き、しかも、マルチパルスによるフエーデイング
現象の影響を抑制して、位置検出精度を高く保持
することができるとともに、伝送データ量を増加
させることができるという特有の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の路側ビーコン方式に使用さ
れる路側装置の一実施例を示すブロツク図、第２
図はこの発明の路側ビーコン方式に使用される車
載装置の一実施例を示すブロツク図、第３図は車
載アンテナによる信号受信レベルの変化を示す
図、第４図はフエーデイング除去処理が施された
信号レベルと閾値レベルとの関係を示す図、第５
図は路側ビーコン方式を概略的に示す斜視図、第
６図はマルチパスによるフエーデイング現象を説
明する概略図、第７図はデイスプレイ装置に表示
される道路地図の一例を概略的に示す図。 １…道路、２…路側アンテナ、３…車両、４…
車載アンテナ、６…第１の振幅検波回路、７…バ
ンドパスフイルタ、８…第１のレベル判定回路、
９…第２のレベル判定回路、１０…ゲート回路、
１１…メモリ、１２…ナビゲータ、１４…第２の
振幅検波回路、１５…リミツタ回路、２２…位相
偏移変調回路、２３…振幅変調回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 道路交通網の予め定められた所定位置に設置
   された路側アンテナから、少なくとも位置データ
   を含む各種データを車両に送信するようにした路
   側ビーコン方式において、路側アンテナから送信
   すべき信号の搬送波を、送信データに基いて振幅
   一定の変調を施す第１の変調手段と、第１の変調
   手段からの出力信号に、フエーデイングによる振
   幅変動周波数より充分高い周波数で振幅変調を施
   す第２の変調手段とを具備し、車両に搭載され
   て、上記路側アンテナからの送信信号受信し、車
   両位置データを較正して表示するナビゲータ装置
   が、第１の振幅検波手段と、第１の振幅検波手段
   からの検波信号を入力とし、かつ上記第２の変調
   手段による変調周波数を中心周波数とするバンド
   パスフイルタ手段と、バンドパスフイルタ手段か
   らの出力信号を入力とする第２の振幅検波手段
   と、第２の振幅検波手段からの検波信号を入力と
   して位置判定信号を出力する位置判定手段と、位
   置判定信号、および取込データに基いて少なくと
   も位置データを較正する較正手段とを具備してい
   ることを特徴とする路側ビーコン方式。 ２ 取込データの伝送経路が、振幅変動成分を除
   去するリミツタ手段を具備するものである上記特
   許請求の範囲第１項記載の路側ビーコン方式。