JPH05290295A - 路側ビーコンを利用した車載用の位置検出・方向識別装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】路側ビーコン信号を受信して位置検出および方
向識別を行う車載用位置検出・方向識別装置２０におい
て、フェージング等の影響による位置・方向の誤検出を
防止できるようにすること。 【構成】受信された信号から位置検出および方向識別を
行う場合、まず、受信信号が第１の基準レベル（たとえ
ば−７５ｄＢ）以上の場合に、位相判定出力に基づいて
位置検出および方向識別を暫定的に有効化する。次い
で、受信信号が第２の基準レベル（たとえば−６５ｄ
Ｂ）以上になったとき、暫定的に有効化していた位置検
出および方向識別を確定する。これにより、受信レベル
の低い信号を広範囲にわたって受信することに基づく、
位置検出および方向識別の誤判定を減らすことができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、路側ビーコンを利用
した車載用の位置検出・方向識別装置に関し、特に、路
側ビーコンからの信号を受信したとき、その信号の受信
レベルを考慮に入れて正確な位置の検出および方向の識
別を行えるように改良された車載用の位置検出・方向識
別装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】不案内な土地などにおける車両走行を支
援するためのナビゲーション装置が各種提案され、実用
化されている。従来のナビゲーション装置は、一般に、
距離センサおよび方位センサからの出力に基づいて車両
の現在位置を検出する位置検出部と、ＣＤ−ＲＯＭ等で
構成された地図メモリと、表示装置と、位置検出部で検
出された車両の現在位置を含む道路地図を地図メモリか
ら読出して表示装置に表示させる制御部とを有してい
る。

【０００３】ところで、このようなナビゲーション装置
においては、車速センサおよび方位センサが必然的に有
している誤差によって、走行距離の増加に伴い表示装置
における車両の現在位置が、実際の位置から大幅にずれ
てしまうおそれがある。また、鉄道線路等の近くを走行
すると、磁気作用により、方位センサに大きな誤差が生
じることがある。

【０００４】このような問題点を解決する目的で、路側
ビーコンの設置が提案されている。路側ビーコンは、道
路交通網に所定距離ごとに配置されたビーコンアンテナ
を備え、このビーコン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放射するも
のである。道路を走行する車両は、この信号を受信して
ナビゲーション装置に取込み、車両の現在位置および方
位を正しいものに較正することができる。

【０００５】ところで、ビーコンアンテナから放射する
信号に位置データおよび道路方向データだけでなく、以
下のようなデータも追加することが、路側ビーコンの有
効活用の上で望ましい。すなわち、 ビーコン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、 ビーコンアンテナが設置されている箇所の周辺におけ
る施設や住宅の配置、個人名をも含む詳細な地図情報、 ビーコン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、 等の追加データを信号に乗せることが、路側ビーコンの
活用上好ましい。

【０００６】しかしながら、このような追加データもビ
ーコンアンテナから放射する場合、追加データが確実に
受信されるように信号の伝播領域を拡大して、信号を受
信可能な領域を広める必要がある。ところが、信号の伝
播領域を拡大すると、ビーコンアンテナの設置位置直下
に来た時に信号を受信して、車両の現在位置をビーコン
アンテナの設置位置に較正するという本来の機能を正確
に行えなくなるという問題点に遭遇する。

【０００７】このような問題点を解消するために、本願
出願人は、既に特開平１−９２６１１号、特開平１−２
１９５１５号および特開平２−１８３１８２号の位相判
定による位置検出および方向識別を可能にした路側ビー
コン方式を提案している。先願にかかる路側ビーコン方
式は、ビーコンアンテナを、主放射方向が異なる２個の
アンテナエレメントで構成し、種々のデータ成分がＰＳ
Ｋ、ＦＳＫ、ＧＭＳＫまたはＡＳＫ変調等の第１の変調
方式で乗せられた信号を二分し、二分した信号に互いに
逆相の振幅変調を施すことによって位置データを乗せ、
各アンテナエレメントに第１変調成分が同相になるよう
に給電するようにし、車両側においては、振幅変調成分
の位相変化を抽出して車両の位置検出と車両の走行方向
（車両がビーコンに近づいているか遠ざかっているか）
の識別を行うとともに、第１変調成分を抽出して種々の
データの復元を行うようにしたものである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、路側ビーコ
ン方式においては、一般に、ビーコンアンテナから放射
される信号がフェージングを生じやすく、車載受信機に
おける信号の受信レベルが変動するとともに位相も変動
して、車両の位置や走行方向の誤検出を招くおそれがあ
るという問題点が発見された。

【０００９】そこでこの発明の目的は、路側ビーコン信
号を受信して車両の位置検出や方向識別を行う車載用の
位置検出・方向識別装置において、フェージングの影響
による位置・方向の誤検出を防止することができる車載
用の位置検出・方向識別装置を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明は、路側ビーコ
ンを利用した車載用の位置検出・方向識別装置であっ
て、路側ビーコンから放射される信号を受信するための
受信手段、受信信号に含まれる所定の信号の位相を判定
する位相判定手段、受信手段で受信された受信信号のレ
ベルが、予め定める第１の基準レベル以上か否かを判別
する第１のレベル判別手段、受信手段で受信された受信
信号のレベルが、前記第１の基準レベルより高い予め定
める第２の基準レベル以上か否かを判別する第２のレベ
ル判別手段、前記第１のレベル判別手段が受信信号を第
１の基準レベル以上であると判別しているときに、前記
位相判定手段の判定出力を暫定的に有効化する手段、お
よび判定出力が暫定的に有効化されている間に、第２の
レベル判別手段が受信信号を第２の基準レベル以上であ
ると判定したことに基づいて、前記判定出力の有効化を
確定する手段、を含むことを特徴とするものである。

【００１１】

【作用】この発明の作用について、図４、図５、図６お
よび図７を参照して説明する。たとえば、第１車線〜第
５車線以上の多数の車線からなる道路１の第１車線の路
側にビーコンアンテナ２が設置されているとする。そし
て、このビーコンアンテナ２から道路１に向けて放射さ
れる位置・方向識別用信号は、図示のように右方向に同
相の信号が放射され、左方向に逆相の信号が放射されて
いるとする。

【００１２】この場合、ビーコンアンテナ２から近い車
線、たとえば第１車線および第２車線での受信電界強度
は図５Ａ、位相判定出力は図５Ｂ、第２レベル（−６５
ｄＢ）のキャリア受信状態は図５Ｃ、第１レベル（−７
５ｄＢ）のキャリア受信状態は図５Ｄとなる。同様に、
ビーコンアンテナ２から遠い車線、たとえば第４車線お
よび第５車線での受信電界強度は図６Ａとなり、その場
合の位相判定出力は図６Ｂ、第２レベルのキャリア受信
状態は図６Ｃ、第１レベルのキャリア受信状態は図６Ｄ
となる。

【００１３】さらに、図６の場合よりもさらに遠い車
線、すなわちサービス外車線であるたとえば第６および
第７車線の受信電界強度は図７Ａに示すものとなり、そ
の場合の位相判定出力は図７Ｂ、第２レベルのキャリア
受信状態は図７Ｃ、第１レベルのキャリア受信状態は図
７Ｄとなる。このように、ビーコンアンテナ２から放射
される信号の伝播領域が広い場合、車両の走行車線によ
り、車載受信機の受信電界強度が異なる。また、受信機
で受信された信号受信レベルはフェージングにより変動
する。

【００１４】そこで、データ変調信号に重畳された位置
検出および方向識別用の所定変調方式（たとえばＡＭ方
式）の信号を抽出する場合には、受信信号のレベルが第
１の基準レベル、たとえば−７５ｄＢ未満の低レベルの
信号はカットして、受信レベルがそれ以上のレベルの信
号のみに基づいて行い、これを暫定的な判定として一時
的に記憶する。

【００１５】このように、受信信号のレベルが第１の基
準レベル以上の信号に基づいて暫定的に位置および方向
識別の判定を行えば、図５のようにビーコンアンテナ２
から近い車線、たとえば第１車線および第２車線を走行
中の車両においても、図６に示すようにビーコンアンテ
ナ２から遠い車線、たとえば第４車線および第５車線を
走行中の車両においても、安定した位相判定を行うこと
ができる。

【００１６】そして、暫定的な判定結果は、受信信号が
第２の基準レベル（たとえば−６５ｄＢ）以上になった
ときに確定されるので、暫定的な位相判定結果の確定
が、安定して行え、確定された位相判定結果により、正
しい位置検出および方向識別ができる。また、図７に示
す場合のように、サービス外車線、たとえば第６車線や
第７車線のようにビーコンアンテナ２から遠い車線の場
合は、第１の基準レベル以上の信号に基づいて行われた
暫定的な位相判定結果は不安定である。そしてこの場合
は、第２の基準レベル以上の信号は得られないから、そ
の暫定的な判定結果は確定されない。よって、判定結果
は確定されず、誤判定が生じることを防止できる。つま
り、ビーコンアンテナ２から放射される信号の受信レベ
ルが低い場合、位相判定出力により誤った位置検出や方
向識別が行われる可能性がある。そこで、信号の受信レ
ベルとして第２の基準レベルを設け、受信レベルが第２
の基準レベルにならなければ、判定結果を確定せず、し
たがって誤判定を生じないようにされている。

【００１７】以上のように、この発明では、受信レベル
が第２の基準レベル以上になるような十分安定した受信
状態でのみ、第１の基準レベル以上の信号に基づいて判
定した位相判定を確定し、誤判定を防止している。な
お、受信装置で受信された信号のうち、第１変調方式で
変調されているデータを復調する場合には、受信レベル
が高くても低くても、受信した信号すべてを使ってデー
タ復調を行う。これは、各種データには通常、エラーチ
ェックコードが入っており、受信レベルの低い信号に基
づいて復調したデータが誤りの場合は必要に応じて捨て
られるので、信号の受信レベルにかわらず広く受信して
復調しても、誤データの問題は生じないからである。

【００１８】

【実施例】図２は、路側ビーコンを利用した位置検出お
よび方向識別の概要を説明するための図である。図２Ａ
に示すように、道路１の路側にはビーコンアンテナ２が
設置されている。ビーコンアンテナ２からは、道路１に
向けて信号が放射される。

【００１９】ビーコンアンテナ２から放射される信号
は、図２Ｃに示すように、種々のデータが第１変調方式
（ＧＭＳＫ，ＰＳＫ，ＦＳＫ，ＡＳＫ変調等）で乗せら
れた信号が二分され、二分された信号に位置・方向識別
用データ（以下単に「位置データ」という）として互い
に逆相のたとえば１ｋＨｚの振幅変調が施されたＡＭ信
号が乗せられている。なお、位置データは、１ｋＨｚ以
外のＡＭ信号によって重畳されていてもよい。あるいは
他の変調方式を用いて重畳されていてもよい。

【００２０】よって、ＡＭ信号の放射ゾーンは、図２Ａ
のように、たとえばビーコンアンテナ２から右方向には
同相の信号が放射され、左方向には逆相の信号が放射さ
れる。この道路１を走行中の車両に搭載された受信機に
よって、ビーコンアンテナ２から放射される信号が受信
される。信号の受信レベルは、たとえば図２Ｂに示すよ
うになる。つまり、受信信号のうち、データ信号成分に
ついては、ビーコンアンテナ２を中心として広がる所定
の電界強度分布の受信レベルが得られる。一方、ＡＭ信
号成分については、同相の信号と逆相の信号との主放射
方向境界線で急激にレベル低下を生じる電界分布の受信
レベルが得られる。よって、道路１を走行する車両にお
いては、受信されるＡＭ信号成分の受信レベルが変化
し、そのレベルが急激に落ち込んだとき、ビーコンアン
テナ２の直下になったと判別することができる。すなわ
ち受信している位置データの地点になったと判別でき
る。

【００２１】また、図２Ａにおいて、車両の進行方向が
ａの場合には、ＡＭ信号は、先ず、同相の信号が受信さ
れ、急激なレベル低下の後、逆相のＡＭ信号が受信され
る。一方、車両の進行方向がｂの場合には、まず、逆相
のＡＭ信号が受信され、急激なレベル低下の後同相のＡ
Ｍ信号が受信される。よって、ＡＭ信号の受信におい
て、受信信号の位相が同相から逆相になったか、逆相か
ら同相になったかによって、車両の進行方向を識別する
ことができる。

【００２２】また、この同相から逆相または逆相から同
相への変化点を判定することによっても、位置データの
地点になったことを判定できる。ＡＭ信号が同相か逆相
かは、図２Ｃに示すように、データ信号のデータフレー
ムの先頭に対して、ＡＭ信号が、立ち上がりで同期がと
られているか、立ち下がりで同期がとられているかによ
って判別される。

【００２３】図３は、この実施例にかかる車載用の位置
検出・方向識別装置の構成例を示すブロック図である。
車載アンテナ１１によってビーコンアンテナ２から放射
される信号が受信され、受信機１２において検波および
増幅がされる。この受信機１２の出力は、位置検出装置
２０へ与えられる。位置検出装置２０には、データ復調
器２１、同期検出器２２、１ｋＨｚ基準クロック作成器
２３、１ｋＨｚ検出器２４、位相判定器２５、ＣＤ（キ
ャリアレベル）検出器２６およびＣＰＵ２７が備えられ
ている。

【００２４】データ復調器２１においては、受信信号の
データが復調され、復調されたデータは同期検出器２２
で同期タイミングが検出される。そしてこの同期タイミ
ングに基づいて、１ｋＨｚ基準クロック作成器２３にお
いて、データフレームに同期した１ｋＨｚの基準クロッ
クが作成される。このクロックは、たとえばデータフレ
ームの先頭に同期して立ち上がるクロックである。

【００２５】一方、受信機１２の出力は１ｋＨｚ検出器
２４へ与えられ、受信信号から１ｋＨｚのＡＭ信号が抽
出される。このＡＭ信号は位相判定器２５へ与えられ、
前記作成された基準クロックと位相が比較される。１ｋ
Ｈｚ基準クロック作成器２３で作成される基準クロック
は、上述のように立ち上がりがデータフレームの先頭に
同期した信号である。よって、位相判定器２５におい
て、１ｋＨｚ検出器２４の出力が基準クロックと同位相
の場合は、受信信号が同相領域で受信された信号である
と判別される。また、１ｋＨｚ検出器２４の出力が基準
クロックと逆位相の場合には、受信信号が逆相域で検出
された信号であると判別される。この位相判定器２５の
出力は同相のときはハイレベル、逆相のときはローレベ
ルであり、その出力はＣＰＵ２７へ与えられる。

【００２６】さらに、受信機２２の出力はＣＤ検出器２
６へ与えられる。ＣＤ検出器２６は、受信信号の搬送波
受信レベルが、予め定める第１の基準レベル（たとえば
−７５ｄＢ）以上か否か、および予め定める第２の基準
レベル（たとえば−６５ｄＢ）以上か否かを検出するた
めの回路である。搬送波の受信レベルが基準レベル−６
５ｄＢ以上のときは、ＣＤ検出器２６の第１出力、第２
出力はともにハイレベルに、逆に搬送波の受信レベルが
−７５ｄＢ以上−６５ｄＢ未満のときは第２出力はロー
レベル、第１出力はハイレベルに、−７５ｄＢ未満のと
きは、ＣＤ検出器２６の第１出力、第２出力はともにロ
ーレベルになる。これらの出力はＣＰＵ２７へ与えられ
る。

【００２７】ＣＰＵ２７では、後述する処理が実行さ
れ、位相判定器２５の出力およびＣＤ検出器２６の出力
に基づいて、位置および車両の進行方向が検出される。
このＣＰＵ２７の出力は、表示制御部２８へ与えられ、
表示制御部２８によって表示器２９の表示制御がなされ
る。図４は、多数の車線からなる道路１の路側に設置さ
れたビーコンアンテナ２から放射される信号の放射状態
を図解的に示す図であり、図５ないし図７は、作用の項
でも説明したように、図４に示す主な車線における受信
信号レベル、ＣＤ検出器２６の第１出力および第２出
力、ならびに位相判定器２５の出力の関係を表わすグラ
フである。図５〜図７において、横軸にはビーコンアン
テナの位置を基準とする車両の走行距離が示されてい
る。

【００２８】また、図１は、図３に示すＣＰＵ２７にお
ける位置検出および方向識別のための処理の概要を表わ
すフローチャートである。次に、図１の流れに沿って、
必要に応じて図３、図４〜図７を参照しながら、この実
施例における位置検出および方向識別のための制御動作
について説明をする。

【００２９】先ず車両がビーコンアンテナ２から放射さ
れる最初の信号受信領域に入る。たとえば、図４におい
て、右から左へ走行中の車両は、まず、同相領域に入
る。そして、ＣＰＵ２７によりビーコンアンテナ２から
のデータ受信が確認される（ステップＳ１）。次いで、
ＣＤ検出器２６から出力される第１出力がハイレベルに
なったか否かの判別がされる（ステップＳ２）。受信信
号のレベルがたとえ−７５ｄＢ以上のときには、第１出
力はハイレベルになる（たとえば、図５のＡおよびＤ参
照）。

【００３０】次いで、ＣＤ検出器２６から出力される第
２出力がハイレベルになったか否かの判別がされる（ス
テップＳ３）。第１出力がハイレベルで、かつ第２出力
もハイレベルになる領域は、放射される信号の受信電界
強度が極めて強い領域であり、安定した受信レベルが得
られる。それゆえ、この第１出力も第２出力も共にハイ
レベルの領域では、位相判定器２５の出力が所定時間ハ
イまたはローであることにより初期位相が確定される
（ステップＳ４）。また、初期位相確定後、位相判定器
２５の出力がローまたはハイに反転してそれが所定時間
継続したことにより位相反転が確定される（ステップＳ
５）。そしてそれに基づき、位置検出・方向識別が確定
される（ステップＳ６）。

【００３１】一方、ＣＤ検出器２６から出力される第１
出力がハイレベルであるが、第２出力がハイレベルでな
い場合には、位相判定器２５からの出力に基づき、初期
位相のみが確定される。次いで、ＣＤ検出器２６から出
力される第２出力がハイレベルか否かの判別がされる
（ステップＳ８）。その結果、第２出力がハイレベルの
場合には、位相判定器２５の出力が反転し、所定時間そ
れが継続するか否かが判断され、位相反転が確定される
（ステップＳ９）。そして、ステップＳ７で確定された
初期位相およびステップＳ９で確定された位相反転によ
り、位置検出・方向識別が確定される（ステップＳ１
０）。

【００３２】一方、ステップＳ８において、ＣＤ検出器
２６から出力される第２出力がハイレベルでない場合に
は、位相判定器２５から出力される出力に基づき、位相
反転が確定される（ステップＳ１１）。そして、この場
合、ステップＳ７で確定された初期位相およびステップ
Ｓ１１で確定された位相反転の結果に基づき、暫定的
に、位置検出・方向識別が認識される（ステップＳ１
２）。

【００３３】そして、その後、ＣＤ検出器２６から出力
される第２出力がハイレベルになったか否かが判別され
（ステップＳ１３）、第２出力がハイレベルになったと
きは、ステップＳ１２で暫定的に認識された位置検出・
方向識別が確定される（ステップＳ１４）。もしステッ
プＳ１３において、第２出力がハイレベルにならず、そ
の後一定時間内に最初のビーコンアンテナ２からのデー
タ受信ができなくなった場合には、それまで確定してい
たすべてのステータス、すなわち初期位相、位相反転お
よび暫定的に認識されていた位置検出・方向識別がすべ
てクリアされる（ステップＳ１６）。そして、最初の処
理に戻る。

【００３４】このように、ＣＤ検出器２６から出力され
る第２出力がハイレベルにならないうちに、初期位相が
確定され、位相反転が確定されたときには、暫定的に位
置検出・方向識別が認識される（ステップＳ１２）。そ
して、その後、ビーコンアンテナ２から放射される信号
の受信領域を出ないうちに第２出力がハイレベルになっ
た時点で、暫定的に認識された位置検出・方向識別が確
定される。もし、第２出力がハイレベルにならないうち
に、ビーコン信号の受信領域が過ぎた場合には、すべて
のステータスがクリアされる。

【００３５】上述した実施例における第１の基準レベル
およひ第２の基準レベルは一例であり、これらの数値に
限定されるものではない。その他、この発明は、請求の
範囲に記載の範囲内において、種々変更可能である。

【００３６】

【発明の効果】この発明によれば、受信信号のレベルが
予め定める第１の基準レベル以上の場合においてのみ、
受信信号に基づき位置検出および方向識別の暫定判定を
する。そして、その後に、受信信号がより高く設定され
ている第２の基準レベルを超えたことに基づき、その判
定内容を確定する。これによって、受信レベルの低い信
号を広範囲にわたって受信することに基づく位置検出お
よび方向識別の誤判定を減らすことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この実施例における位置検出および方向識別の
ための処理手順の概要を表わすフローチャートである。

【図２】路側ビーコンを利用した位置検出および方向識
別の概要を説明するための図である。

【図３】車載用の位置検出・方向識別装置の構成を示す
ブロック図である。

【図４】路側ビーコンの配置位置と信号の放射領域との
関係を表わす図解図である。

【図５】この実施例における受信データ等の具体例を表
わす波形図である。

【図６】この実施例における受信データ等の具体例を表
わす波形図である。

【図７】この実施例における受信データ等の具体例を表
わす波形図である。

【符号の説明】 ２０ 位置検出装置 ２４ １ｋＨｚ検出器 ２５ 位相判定器 ２６ ＣＤ検出器 ２７ ＣＰＵ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】路側ビーコンを利用した車載用の位置検出
   ・方向識別装置であって、 路側ビーコンから放射される信号を受信するための受信
   手段、 受信信号に含まれる所定の信号の位相を判定する位相判
   定手段、 受信手段で受信された受信信号のレベルが、予め定める
   第１の基準レベル以上か否かを判別する第１のレベル判
   別手段、 受信手段で受信された受信信号のレベルが、前記第１の
   基準レベルより高い予め定める第２の基準レベル以上か
   否かを判別する第２のレベル判別手段、 前記第１のレベル判別手段が受信信号を第１の基準レベ
   ル以上であると判別しているときに、前記位相判定手段
   の判定出力を暫定的に有効化する手段、および判定出力
   が暫定的に有効化されている間に、第２のレベル判別手
   段が受信信号を第２の基準レベル以上であると判定した
   ことに基づいて、前記判定出力の有効化を確定する手
   段、を含むことを特徴とする車載用の位置検出・方向識
   別装置。