JPH056237B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ この発明は路車間通信方法に関し、さらに詳細
に言えば、路側に設置された路側装置と車両との
間で各種データを送受信するようにした新規な路
車間通信方法に関する。

＜従来の技術＞ 路側ビーコン方式と称されるシステムが知られ
ている。この路側ビーコン方式は、道路交通網の
所定の位置に路側アンテナを設置し、この路側ア
ンテナから路側アンテナの存在位置データ（以
下、位置データと略称する）を乗せた電波を道路
上に放射し、放射領域を通過する車両のナビゲー
シヨン装置に正確な位置データを与えることによ
り、ナビゲーシヨン装置における方位検出誤差、
および走行距離検出誤差等の累積による不正確な
車両位置検出の防止、および道に迷つた場合にお
ける現在位置を認識せしめること等を当初の目的
として開発されたものである。

そして、路側ビーコン方式を有効に活用し、単
に位置データを与えることに止まらず、以下の機
能を追加することが考えられている。即ち、 路側アンテナが設置されている箇所の周辺に
おける道路の混雑情況、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
装置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よ
うとすれば、路側アンテナから放射される信号に
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。

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。

このような問題を解消するために、本願出願人
は、既に特願昭62−154922号および特願昭62−
255569号の路側ビーコン方式を提案している。

先頭に係る路側ビーコン方式は、路側アンテナ
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、位置データ等の種々のデータを
PSK，FSKまたはASK変調等の第１の変調方式
で乗せられた信号を２分し、２分した信号に互い
に逆相の振幅変調（第２の変調方式）を施し、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、第
１変調成分を抽出して位置データ等の種々のデー
タを取り込むとともに、振幅変調成分を抽出し、
路側アンテナ正面通過時点における振幅変調成分
のレベルの急激な落ち込みに基いて、上記記憶さ
れている位置データをナビゲーシヨン装置に与え
ることにより、正確な位置検出を行うようにした
ものである。

＜発明が解決しようとする課題＞ しかしながら、路側ビーコン方式をさらに有効
に活用し、ナビゲーシヨン装置を持たない車両に
も種々のデータを与えて車両の運行の援助、およ
び道路混雑の緩和を行なことが考えられ始めた。

即ち、第８図に示すように、路側アンテナ１′
から道路標識に相当する種々のデータ（たとえ
ば、その地点の位置、道路の方位、次の交差点情
報その他の周辺の道路案内等）を電波にのせて道
路上に放射し、車両側の受信装置２′において、
種々のデータを抽出し、デイスプレイ３′に道路
標識を表示させるというのである。

しかしながら、上記路側アンテナ１′は、上り
車線に関するデータと下り車線に関するデータと
を道路幅全体に放射しているから、車両側におい
て何れの車線を走行しているか判別し、車両の進
行方向に関するデータを選別して取り込む必要が
ある。即ち、車両の進行方向が判明していること
が前提となる。

ところが、ナビゲーシヨン装置を搭載していな
い車両では、進行方向を自ら判断する機能を有し
ていないから、自車両の走行方向に関する情報か
どうか判別することができず、データに180度の
不確実性が生じ、路側ビーコン装置が道路標識と
しての機能を果たすことができないという問題が
ある。

尚、本件出願人は、昭和63年２月26日に特許出
願した「路側ビーコン方式」において、送信デー
タフレームに基いて変調を施した第１の変調波信
号を２分し、それぞれに対して送信データフレー
ムと同期し且つ互に逆相に設定された変調信号に
よる振幅変調を施すことにより得られる第２の変
調波信号を路側アンテナから２方向に放射し、車
載受信装置側で復調した振幅変調成分の位相と送
信データフレームの位相とを比較し、位置標定前
後で位相が同相から逆相と変わるか、逆相から同
相に変わるかによつて車両の進行方向を判定する
方法を提供している。

上記巧妙な方法により、ナビゲーシヨン装置を
搭載することなく、車両の進行方向を判定するこ
とができるが、送信側において送信データフレー
ムと振幅変調波との同期をとる必要があり、ま
た、車両側においてフレーム同期を回復した後、
振幅変調成分との位相比較を行なうので、同期さ
せるのに若干時間が必要となる虞れがある。

この発明は、上記問題点に鑑みてなされたもの
で、ナビゲーシヨン装置を搭載していなくても路
側ビーコンからの信号を受信して進行方向の判定
を可能にする路車間通信方法を提供することを目
的とする。

＜課題を解決するための手段＞ 路側に設置された路側装置と車両との間で各種
データを送受信するようにした路車間通信方法で
あつて、 路側装置には、互いに異なる主放射方向を有す
る少なくとも１つのアンテナエレメントの対を有
するものを準備し、送信データに基づいて変調を
施した第１の変調波信号を２分し、それぞれに対
して互いに逆相に設定された変調信号と互いに周
波数の異なる変調信号との合成信号による振幅変
調を施すことにより第２の変調波信号を得て、そ
の第２の変調波信号を第１の変調波信号が同相に
なるように上記アンテナエレメントの対に給電
し、 車両に受信装置を搭載し、上記路側装置からの
送信信号を受信して振幅変調成分を抽出し、振幅
変調成分から路側装置の互いに周波数の異なる変
調信号を抽出するとともに、互いに周波数の異な
る変調信号のレベル同士を比較し、車両が上記路
側アンテナのどの主放射方向の領域にいるかを判
定するようにしたことを特徴とする路車間通信方
法である。

また、この発明は、上記の路車間通信方法にお
いて、車両の受信装置で受信された振幅変調成分
から互いに逆相に設定された変調信号を抽出し、
この変調信号のレベルの急激な落込みを検出した
直前における互いに周波数の異なる変調信号のレ
ベル同士の比較結果に基づいて、車両の走行方向
を判定することを特徴とする路車間通信方法であ
る。

さらにこの発明は、上記の路車間通信方法にお
いて、送信データには、走行方向別に複数種類の
データを含め、上記車両側では、判定した走行方
向に基づいて対応する走行データを取込むように
したことを特徴とする路車間通信方法である。

＜作用＞ この発明によれば、送信データに基づいて変調
を施した第１の変調波信号を２分し、それぞれに
対して互いに逆相に設定された変調信号と互に周
波数の異なる変調信号との合成波による振幅変調
を施すことにより得られる第２の変調波信号を、
路側アンテナから夫々放射方向を異ならせて道路
上に放射し、車両に搭載された受信装置におい
て、互に周波数の異なる変調信号を抽出し、この
両変調信号のレベル同士を比較することによつ
て、車両が上記路側アンテナのどの主放射方向の
領域にいるかを判定することができるのである。

即ち、異なる周波数の変調信号のレベルを比較
することにより、車両が何れの進行方向から路側
アンテナの放射領域に侵入したか判定することが
できる。

＜実施例＞ 以下、添付図面を参照して、この発明の一実施
例について詳細に説明をする。

第１図、および第２図はこの発明の一実施例を
実現するための装置構成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。
また、第３図は送信側に用いる路側アンテナの一
実施例を示す。

上記路側装置は、搬送発振器１から出力される
発振信号（周波数c）をデータ変調回路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
として上記データ変調回路２に供給することによ
り、データ変調出力信号ｅ１を得る。そして、こ
のデータ変調出力信号ｅ１を２分して、それぞれ
振幅変調回路３ａ，３ｂに供給するとともに、変
調信号ｍ１，ｍ２を上記振幅変調回路３ａ，３ｂ
に供給することにより、振幅変調出力信号ｅ２，
ｅ３を得る。

上記変調信号ｍ１，ｍ２は、変調信号生成回路
４において生成されるものであり、さらに詳細に
説明すれば、比較的低い周波数の正弦波信号（周
波数p）を180度位相回路４１により互に逆相に
設定し、合波器４２ａ，４２ｂによりそれぞれに
対して互に異なる周波数の正弦波信号（周波数
１，２）を合成したものである。そして、上記
振幅変調出力信号ｅ２，ｅ３を路側アンテナ５を
構成する１対のアンテナエレメント５ａ，５ｂに
対してそれぞれに供給することにより、第４図に
示す等価指向性で振幅変調波信号を放射すること
ができる。

また、第３図は上記路側アンテナ５の一例を示
す概略斜視図であり、１対の反射板付ダイポール
アンテナ５ａ，５ｂで構成されている。さらに詳
細に説明すると、各反射板５ｃ，５ｄが互に直交
状態で連結されているとともに、ダイポールが取
付けられた面同士のなす角度が約300゜に設定され
ている。

したがつて、上記各反射板付ダイポールアンテ
ナ５ａ，５ｂに対して互に同一レベルの周波数fp
なる信号を逆相にし、それぞれに対して周波数ｆ
１，ｆ２の信号を合成して給電することにより、 周波数fpの成分については、互に逆相にされ
た成分同士が中央部で打ち消し合つて、中央部
で放射電界強度が急激に落込むスプリツトビー
ム指向性（第４図Ａ参照）を達成することがで
きるとともに、周波数１，２の成分につい
ては、主放射方向で最も電界強度が最も高い指
向性（第４図Ｂ参照）を達成することができ
る。

逆に、データ信号成分を同相給電することに
より、路側アンテナ５を中心とする所定範囲内
において所定レベル以上の放射電界強度を保持
する指向性（第４図Ｃ参照）を達成することが
できる。

車載装置の構成は次のとおりである。

車載アンテナ６により受信された信号は増幅器
７により増幅され、包絡線検波回路８、およびデ
ータ復調回路９に供給される。そして、上記包絡
線検波回路８において包絡線検波が行なわれるこ
とにより出力される検波出力信号は、中心周波数
をそれぞれp，１，２とする狭帯域バンド
パスフイルタ１０ａ，１０ｂ，１０ｃに導かれ
て、狭帯域バンドパスフイルタ１０ａから周波数
pの正弦波、狭帯域バンドパスフイルタ１０ｂ
から周波数１の正弦波、狭帯域バンドパスフイ
ルタ１０ｃから周波数２の正弦波が出力され、
次いで整流回路１１ａ，１１ｂ，１１ｃに供給さ
れることにより、周波数pの正弦波が整流され
た位置判定用の信号（第５図中Ａ参照）と、周波
数１の正弦波および周波数２の正弦波が整流
された信号（第５図中Ｂ参照）とが得られる。

上記整流回路１１ａから出力される位置判定用
の信号は、レベル判定回路１２に供給される。レ
ベル判定回路１２においては、予め所定の閾値が
設定されており、この閾値を基準として、位置判
定用の信号の急激な落込みを検出し、位置検出信
号として後述するデータ処理部１３に供給するよ
うにしている。

一方、上記整流回路１１ｂ，１１ｃから出力さ
れる整流信号は、レベル比較回路１４に供給され
る。レベル比較回路１４においては、互に異なる
周波数１，２の整流信号同士を比較し、何れ
の周波数の整流信号が高いかを検出して、この検
出信号を進行方向判定用の信号として後述するデ
ータ処理部１３に供給するようにしている。

受信、増幅され２分された信号の他方は、デー
タ復調回路９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１５に一時的に記憶させられ、デー
タ処理部１３において、上記レベル判定回路１２
から位置判定信号（タイミングパルス信号）が取
り込まれることにより、現在位置の特定が行なわ
れるようにしている。また、データ処理部１３に
おいて、位置判定信号の前後における進行方向判
定用の信号の変化に基いて進行方向を判定され、
上記メモリ１５に取り込まれていたデータから該
当する車線に関するデータの選別が行われるよう
にしている。そして、上記選択されたデータは、
デイスプレイ装置１６に供給され、道路標識とし
て表示される。

上記の構成の装置を用いた路車間通信方法の通
信手順は次のとおりである。

周波数cの搬送波に対して、伝送データに基づ
いて変調を施し、このデータ変調信号を２分し
て、それぞれに対して、比較的低い周波数の正弦
波信号（周波数p）を互いに逆相に設定すると
ともに、それぞれに対して互いに異なる周波数の
正弦波信号（周波数１，２）を合成した変調
信号により振幅変調し、データ変調信号同士が同
相になるように２つのアンテナエレメント５ａ，
５ｂに給電する。この信号が路側アンテナ５から
放射される。

したがつて、データ変調、および振幅変調がこ
の順に施された変調波を、道路に沿つて第５図に
示す電界強度となるように放射することができ
る。さらに詳細に説明すると、第５図中Ｃはデー
タ変調成分のみによる電界強度であり、路側アン
テナ５を中心とする広い範囲内にわたつて所定レ
ベル以上の電界強度を保持し続けている。また、
第５図Ａは振幅変調成分の内、周波数fpの電界強
度であり、路側アンテナ５の正面において急激に
落込むスプリツトビーム特性を示し、第５図Ｂは
振幅変調成分の内、周波数１，２の成分の電
界強度であり、路側アンテナ５の夫々の主放射方
向に対して最も電界強度が高い特性を示してい
る。

そして、上記変調波は車載アンテナ６により受
信され、受信信号は、増幅器７により増幅された
ままの状態で包絡線検波回路８、およびデータ復
調回路９に供給され、包絡線検波回路８からの振
幅変調成分は、狭帯域バンドパスフイルタ１０
ａ，１０ｂ，１０ｃに供給され、周波数p，
１，２の正弦波が抽出される。上記各正弦波
は、整流回路１１ａ，１１ｂ，１１ｃにより直流
信号に変換され、周波数pの正弦波の整流出力
は位置判定用の信号としてレベル判定回路１２に
供給され、周波数１，２の正弦波の整流出力
はレベル比較回路１４に供給される。

車両３が道路１を走行して路側アンテナ５に接
近するにつれて信号レベルが徐々に増加し、デー
タ復調回路１６よりデータが読み出せる状態にな
るとメモリ１１に伝送データが記憶される。この
状態ではメモリ１１を通してデータ処理部１３に
対してデータが伝送されることはない。

また、周波数１，２の成分も受信レベルが
増大している。この成分はレベル比較回路１４に
おいて比較され、何れの周波数成分のレベルが高
いか検出して出力している状態である。

そして、車両３がさらに走行して路側アンテナ
５にほぼ正対する位置に到達すれば、周波数p
の成分に対応する信号のレベルが増大し、車両３
が路側アンテナ５に正対する位置に到達すれば、
周波数pの成分に対応する信号レベルが急激に
落込み、直ちに直前のレベルにまで復帰する。こ
の信号（位置判定用）の落み込みの前後における
進行方向判定用の信号の変化に基いて進行方向を
判定する。そして、上記メモリ１５に取り込まれ
ていたデータから車両の進行方向に該当する車線
に関するデータを選別し、工事区間、混雑区間な
どを、道路地図とともにデイスプレイ装置１６に
表示することができる。

第６図は、この発明の路車間通信方法を実現す
るために使用される他の装置例を示し、第７図
は、路側装置の各部の信号波形を示すタイミング
チヤート図を示す。

第１図の路車間通信方法を実現するために用い
られる装置との相違は、路側装置の変調信号ｍ
１，ｍ２をデイジタル信号にしている点であり、
車載装置のレベル比較回路１４を、コンパレータ
１４ａと、データ受信可能な間、コンパレータ１
４ａを動作させるゲート回路１４ｃとで構成して
いる点である。

即ち、路側装置の変調信号生成回路４は、比較
的低い周波数（4KHz程度）のパルス信号４（第
７図Ａ）を出力する信号発生器４ａと、信号発生
器からのパルス信号４を1/2分周した信号２
（第７図Ｂ）を出力する第１のＤ型FF４ｂと、第
１のＤ型FFからの信号を、さらに1/2分周した信
号（第７図Ｂ）および反転信号（第７図Ｃ）を
出力する第２のＤ型FF４ｃと、上記信号発生器
からのパルス信号４と第２のＤ型FFからの分
周信号とを加算して変調信号ｍ１（第７図Ｅ参
照）を生成する第１の加算器４ｄと、上記第１の
Ｄ型FFからの分周信号２と第２のＤ型FFから
の分周信号（反転出力側）とを加算して変調信
号ｍ２（第７図Ｆ参照）を生成する第２の加算器
４ｅとを有している。

そして、上記変調信号ｍ１，ｍ２をデータ変調
信号とともに、振幅変調回路３ａ，３ｂに供給す
ることにより、振幅変調を行ない夫々を路側アン
テナ５ａ，５ｂに給電する。

上記変調波は車載アンテナ６により受信され、
受信信号は、増幅器７により増幅されたままの状
態で包絡線検波回路８、ゲート回路１４ｂ、およ
びデータ復調回路９に供給される。上記ゲート回
路１４ｂにより一定レベル以上の受信出力が得ら
れる間、コンパレータ１４ａを動作させる信号を
出力するようにされている。上記包絡線検波回路
８からの振幅変調成分は、狭帯域バンドパスフイ
ルタ１０ａ，１０ｂ，１０ｃに供給され、周波数
，２，４の成分に分離される。そして、周
波数，２，４の成分は、整流回路１１によ
り直流信号に変換され、周波数の成分の整流出
力は位置判定用の信号としてレベル判定回路１２
に供給され、周波数２，４の成分の整流出力
はコンパレータ１４ａに供給される。コンパレー
タ１４ａは整流回路１１ｂおよび整流回路１１ｃ
からの出力レベル同士を比較し、整流回路１１ｂ
からの入力レベルが高い場合には、“１”を出力
し、整流回路１１ｃからの入力レベルが高い場合
には、“０”を出力するように設定されている。
勿論この取り決めは逆にしておいてもよい。

上記のように設定しておくことにより、周波数
２，４の成分は路側アンテナ５の両側でレベ
ルが異なるため、コンパレータ１４ａの出力が
“１”から“０”に変化するか、“０”から“１”
に変化するかにより、進行方向を判定することが
できる。また、車両が路側アンテナ５から充分に
離れた場合には、レベル比較が出来ないため、ゲ
ート回路１４ｂからの信号によりコンパレータ１
４ａのイネーブルを能動とすることにより、次の
路側アンテナ５に近接するときに備えることがで
きる。

なお、この発明を実現するために用いられる装
置は、上記に限定されるものではなく、たとえば
デイジタル的に加算する第１および第２の加算器
４ｄ，４ｅに代えて、オペアンプ等のアナログ素
子によりデイジタル信号を重畳した振幅変調信号
を生成することが可能であり、また、データ処理
装置としてはナビゲーシヨン装置を使用すること
も可能である。

＜発明の効果＞ 以上のように、この発明は、送信データに基づ
いて変調を施した第１の変調波信号を２分し、そ
れぞれに対して互いに逆相に設定された変調信号
と互に周波数の異なる変調信号との合成波による
振幅変調を施すことにより得られる第２の変調波
信号を、路側アンテナから夫々放射方向を異なら
せて道路上に放射し、車両に搭載された受信装置
において互に周波数の異なる変調信号のレベル同
士を比較することによつて、車両が上記路側アン
テナのどの主放射方向の領域にいるかを判定する
ことができ、ナビゲーシヨン装置を搭載していな
くても進行方向の判定を可能にすることができる
という特有の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を実現するために
使用される路側装置の一例を示すブロツク図、第
２図はこの発明の一実施例を実現するために使用
される車載装置の一例を示すブロツク図、第３図
はこの発明の一実施例を実現するために使用され
る路側装置に使用される路側アンテナの一例を示
す斜視図、第４図は第３図に示す構成の路側アン
テナの放射指向性を示す図、第５図は道路に沿つ
た位置での位置判定用、進行方向判定用の信号の
電界強度を示す図、第６図はこの発明を実現する
ために使用される他の装置構成を示すブロツク
図、第７図は第６図に示す路側装置の各部のタイ
ミングチヤート図、第８図は路側ビーコン方式の
概略図。 ２…データ変調回路、３…振幅変調回路、４…
変調信号生成回路、５…路側アンテナ、８…包絡
線検波回路、１０…狭帯域バンドパスフイルタ、
１２…レベル判定回路、１４…レベル比較回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 路側に設置された路側装置と車両との間で各
   種データを送受信するようにした路車間通信方法
   であつて、 路側装置には、互いに異なる主放射方向を有す
   る少なくとも１つのアンテナエレメントの対を有
   するものを準備し、送信データに基づいて変調を
   施した第１の変調波信号を２分し、それぞれに対
   して互いに逆相に設定された変調信号と互いに周
   波数の異なる変調信号との合成信号による振幅変
   調を施すことにより第２の変調波信号を得て、そ
   の第２の変調波信号を第１の変調波信号が同相に
   なるように上記アンテナエレメントの対に給電
   し、 車両に受信装置を搭載し、上記路側装置からの
   送信信号を受信して振幅変調成分を抽出し、振幅
   変調成分から路側装置の互いに周波数の異なる変
   調信号を抽出するとともに、互いに周波数の異な
   る変調信号のレベル同士を比較し、車両が上記路
   側アンテナのどの主放射方向の領域にいるかを判
   定するようにしたことを特徴とする路車間通信方
   法。 ２ 上記車両の受信装置で受信された振幅変調成
   分から互いに逆相に設定された変調信号を抽出
   し、この変調信号のレベルの急激な落込みを検出
   した直前における互いに周波数の異なる変調信号
   のレベル同士の比較結果に基づいて、車両の走行
   方向を判定することを特徴とする上記特許請求の
   範囲第１項記載の路車間通信方法。 ３ 上記送信データには、走行方向別に複数種類
   のデータを含め、上記車両側では、判定した走行
   方向に基づいて対応する走行データを取込むよう
   にしたことを特徴とする上記特許請求の範囲第２
   項記載の路車間通信方法。