JPH058614B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、路上を走行する車両を検知するレー
ダ機能を有し路上の車両との間で無線通信を行な
う路車間無線通信用路上機に関する。

〔従来の技術〕

近年のモータリゼーシヨンの進展、高度情報化
社会の発展にともない、各種の交通、運輸情報シ
ステムおよび経路誘導システムが出現している。
これらのシステムにおいて、システムに共通的に
提供できる無線通信システムの構築が大きな課題
となつている。

第２図、第３図は、従来の移動車両に対する情
報通信の伝送形態の概略を示す図である。

第２図ａは、一般公衆電話網との接続を目的と
した自動車電話方式および特定の企業、機関の車
両を対象としたMCA方式での無線伝送形態であ
り、半径５〜25Km程度の無線ゾーンを有する基地
局（図示せず）と道路１上を走行する車両２との
間で通信を行うものである。しかしこの無線伝送
形態は非常に多くの無線チヤンネルを必要とし、
チヤンネル切替えに関連して基地局、車載機共に
高価な機器構成となる。さらに無線ゾーンの大き
さの関係から、移動車両２の位置に密着して精度
の高い交信を必要とする交通流制御システムへの
拡張は本質的に困難である。

第２頭ｂは、バスロケーシヨンシステムあるい
は自動車総合管制システムで開発された極小ゾー
ンでの無線伝送形態であつて、道路１に埋設した
路面ループ３と車両２に設けた車載機コイル４と
の間で無線結合による通信を行なう通信方式であ
る。この場合、路面ループコイル３の構造上搬送
波周波数は300KHz以下に制限され、伝送速度に
大きな制約があり、路上車両と基地局との間で画
像情報を伝送することは全く不可能である。

第２図ｃに示す伝送形態は、当初車両番号認識
方式として開発されたもので、路上機５からマイ
クロ波帯の搬送波を送り、車両２に設けた車載機
６で該搬送波を受信して車両番号コードで変調し
て路上機５に送り返す、いわゆる質問応答型式の
通信を行うものであり、極めて簡素化された低コ
ストの車載機６で実現しうる点で大きな特徴があ
るが、その反面、簡単なコード情報のみの片方向
通信となる。

第３図は、前記第２図ｃの伝送形態のもとで、
基地局と路上車両との間で時分割的に双方向通信
を行なうようにした自動車綜合管制システムに用
いるミリ波通信方式における路上機および車載機
の従来の構成を示すブロツク図である。該自動車
綜合管制システムでは、基地局と路上車両との間
の両リンクに異なる搬送波を採用し、路上機、車
載機共に夫々ミリ波発振器１１を有する同じ回路
構成とし、マジツク−Ｔ１２と1/4波長位相器１
３の動作によりアンテナ１４の送受信共用化を行
なうと共に、２個のミキサ・変調器１５，１６の
ペアにより中間周波回路と接続するように構成さ
れる。

第４図は、従来の路上を移動する車両を検知す
る検知方式の概略構成を示す図である。同図ａ
は、超音波式車両感知器であり、道路１上に設け
られたスピーカ２１より超音波を送出してその反
射時間を計測して車の通行を検知するものであ
り、また同図ｂは、道路１に埋設したループコイ
ル２２上を金属体である車両２が通過する時のコ
イルのインダクタンスの変化を感知するものであ
る。また、走行車両の速度あるいは相対速度を検
知するドツプラレーダ装置が開発されており、第
４図ｃは、衝突防止用のドツプラレーダ方式にお
いて、静止物体からの反射波あるいは対抗車線の
走行車からの放射波の識別を目的に、物標（前行
車両の後面）に偏波変換器を付けた特殊な反射器
２４を取付けてレーダ波装置２３からの送受波の
偏波面を変える方式（特開昭49−51884号公報、
特開昭49−36294号公報）の例を示す。

〔発明が解決しようとする問題点〕 しかしながら上記従来の伝送形態でも上述のよ
うに種々の欠点があり、第３図に示す路上機およ
び車載機においても、路車間通信の普及が進展し
た段階では、路上機と比較して車載機の台数が遥
かに多いことを考慮すると、特に車載機側の低コ
スト化を図ることが必要であり、マジツク−Ｔ１
２のような導波管回路系でのみ構成可能な方式で
は機器の低コスト化、小型化に大きな障害となる
欠点を有している。

また、第４図ａ，ｂ，ｃに示す移動車両の検知
方式は、本質的には車両に対する情報通信機能を
持つていないという欠点を有している。これに対
して、最近、第２図ｂと第４図ｂに示す伝送形態
の類似性に着目して、路面に埋設したループコイ
ルを車両感知用と路車間情報通信用とに共用する
方式が、例えば、信学技報SANE，83−46で提案
されているが、この方式も前記第２図ｂの説明で
述べたようにループコイル方式の欠点をそのまま
保有しており、高品質の路車間情報通信は期待で
きないという欠点を有している。

本発明は上述の点にかんがみてなされたもの
で、交通流情報収集のための車両検知用レーダ動
作、路上機から車載機へおよび車載機から路上機
への情報通信の三動作を実現する簡単な構成で、
しかも小型化された路上機を低コストで提供する
ことにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点を解決するため、本発明は、車両検
知用レーダ動作、路上機から車載機および車載機
から路上機への情報通信動作の三動作を時分割で
行なう路車間無線通信用の路上機において、該三
動作に共通に使用する搬送波発振器と送信変調器
とを設け、該送信変調器を制御して車両検知用レ
ーダ動作時にはパルス変調あるいは無変調とし、
路上機から車載機への情報通信時には情報信号で
変調し、車載機から路上機への情報通信時には無
変調とし、三動作での電波伝播をすべて円偏波と
して二端子駆動の平面形の円偏波用プリントアン
テナを送受信共用のアンテナとし、車両検知用の
レーダ送信波の円偏波の旋回方向と車載機から路
上機への情報通信時に路上機から送信する無変調
搬送波の円偏波の旋回方向とを同じとし、路上機
からの該無変調波を受信して情報信号で変調し該
無変調搬送波の円偏波の旋回方向と同じ旋回方向
で送信する車載機からの送信波を受信する受信器
と、レーダ送信波の円偏波と反対の旋回方向のレ
ーダ反射を受信するパルスレーダ形あるいはドツ
プラレーダ形の受信器とを設け、路上機から車載
機への情報通信時の送信波の円偏波の旋回方向を
車載機から路上機への情報通信時に路上機から送
信する無変調搬送波の円偏波の旋回方向と同じか
あるいは反対とするように構成した。

〔作用〕

上記のように路上機を構成することにより、路
上機の三動作における電波伝播をすべて円偏波と
して二端子駆動の平面形の円偏波用プリントアン
テナを送受信共用とし、各動作時での円偏波の旋
回方向を夫々最適に選定し、三動作での搬送波発
振器を共通化できるから、路上機の構成が簡素
化、小型化された低コストの多目的の路上機が得
られる。

〔実施例〕

以下本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。

第１図ａは、本発明の一実施例をなす路上機の
構成を示すブロツク図、同図ｂは、該路上機に対
応して適用される車載機の構成を示すブロツク図
である。

第１図ａにおいて、３１はTEM二端子駆動の
平面形の円偏波用プリントアンテナであり、該円
偏波用プリントアンテナ３１の二端子ＡとＢはハ
イブリツト回路３２に接続され、該ハイブリツト
回路３２の二端子ＣとＤは互いに旋回方向が反対
の円偏波を駆動する端子となる。駆動端子Ｃには
アンテナを送信共同にするためのサーキユレータ
３３が接続されている。路車間の両リンクの電波
および車両検知用レーダの送信波は端子Ｃを駆動
端子とする同じ旋回方向の円偏波を当て、該円偏
波と反対の旋回方向のレーダ反射波を受信するた
めに端子Ｄにレーダ波受信器３４が接続されてい
る。。車両検知用レーダ方式としては、電波の往
復時間から物標を検知するパルス方式と、ドツプ
ラ効果による周波数の変化を検知して物標の速度
を計測するCW方式があり、本実施例ではこれら
の何れの方式も適用できる。サーキユレータ３３
の送信ポートには搬送波発振器３７と送信変調器
３６とが接続されており、レーダ動作時には、上
述のレーダ方式に相応して、搬送波発振器３７の
出力は送信変調器３６によりパルス変調あるいは
無変調のままで送信される。また、該送信ポート
の回路は路車間での双方向情報通信時にも全く共
通に使用されるものであり、路上機から車載機へ
の情報通信時には車載機への情報信号で変調して
送信し、車載機から路上機への情報通信時には路
上機から車載機に無変調搬送波を供給して車載機
の構成を簡素化することに役立つている。サーキ
ユレータ３３の受信ポートには車載機からの送信
波を受信するための受信器３５が接続されてい
る。

第１図ｂにおいて、３８はTEM一端子駆動の
平面形円偏波用プリントアンテナであつて、端子
C′は第１図ａの端子Ｃと同じ旋回方向の円偏波を
駆動するように構成されている。３９は車載機ア
ンテナ３８を送受信共用にするためのサーキユレ
ータであつて、該サーキユレータ３９の受信ポー
トには高周波ダイオードスイツチ回路からなる回
線切換器４０が接続され、さらに該回線切換器４
０には車載機受信機４１が接続される。また、サ
ーキユレータ３９の送信ポートには車載機送信変
調器４２が接続される。路上機から車載機への情
報通信時には回線切換器４０により車載機受信機
４１に接続されて路上機からの情報信号が受信さ
れ、車載機から路上機への情報通信時には路上機
から送信された無変調搬送波を受信して該回線切
換器４０により車載機送信変調器４２に接続さ
れ、車載機からの情報信号で変調してサーキユレ
ータ３９の送信ポートを経て送信されるように構
成されている。

第５図ａは本発明の実施例をなす路上機の構成
を示すブロツク図、同図ｂは該路上機に対応して
適用される車載機の一実施例図である。

第５図ａにおいて、５１はTEM二端子駆動の
平面形の円偏波用プリントアンテナであり、該円
偏波用プリントアンテナ５１の二端子ＡとＢはハ
イブリツト回路５２に接続され、該ハイブリツト
回路５２の二端子ＣとＤは互いに旋回方向が反対
の円偏波を駆動する端子となる点は、第１図ａの
路上機と同じである。しかしながら、第５図ａの
場合には、二端子ＣおよびＤに夫々サーキユレー
タ５３および５４を接続し、夫々の受信ポートに
車載機からの通信情報を受信する受信器５５およ
びレーダ波受信器５６が接続される。また、前記
路上機の三動作姿勢で共通に使用する搬送波発振
器５９と送信変調器５８は、回線切換器５７によ
りレーダ動作時および車載機から路上機への情報
通信時には駆動端子Ｃ例のサーキユレータ５３の
送信ポートへ、路上機から車載機への情報通信時
には駆動端子Ｄ例のサーキユレータ５４の送信ポ
ートへ夫々接続されるように構成される。

上記路上機に対応する車載機は、第５図ｂに示
すように、TEM二端子駆動の平面形の円偏波用
プリントアンテナ６０の二端子A′とB′にハイブ
リツド回路６１を接続し、第５図ａの端子ＣとＤ
に対応する駆動端子C′とD′に対して、端子C′には
サーキユレータ６２を接続しその受信ポートと送
信ポートの間に車載機送信変調器６４を設けて路
上機から送られた無変調搬送波を車載機の情報信
号で変調して送信するようにし、端子D′には路
上機からの送信信号を受信するための車載機受信
機６３が接続される。

上記第１図ａの路上機は、路上機から車載機へ
の情報通信時における路上機の送信波の円偏波の
旋回方向を、車載機から路上機への情報通信時に
おける路上機から車載機への無変調搬送波の円偏
波および車載機から路上機への送信波の円偏波の
旋回方向と同じにする。これに対して、第５図ａ
の路上機は、路上機から車載機への情報通信時に
おける路上機送信波の円偏波の旋回方向を、車載
機から路上機への情報通信時における路上機から
車載機への無変調搬送波の円偏波および車載機か
ら路上機への送信波の旋回方向と逆になるように
する。

第１図、第５図の路上機および車載機に使用さ
れる送信変調器３６，４２，５８，６４として
は、最近急速に高性能化が進展したGaAsMES−
FETを使用することにより高電力利得を有する
変調器が構成でき、また、路上機および車載機に
使用される受信器３４，３５，４１，４２，５
５，５６，６３にもGaAsMES−FETの前置増
幅器を組入れることにより低雑音化が容易にでき
る。

以上説明したように第１図ａおよび第５図ａに
示す路上機の基本的な構成の一つの特徴は、車両
レーダ動作、路車間双方向情報通信動作にすべて
円偏波を適用し夫々の旋回方向の設定を最適にす
ることにある。一般的に、無線通信では直線偏波
の適用が通常であつて、衛星通信の分野以外での
円偏波の適用例は非常に少ない。衛星通信の場合
における円偏波の適用の理由は、衛星の姿勢およ
び電波が電離層内を通過する時の地磁気の作用に
起因するフアラデー回転による偏波面の変動を回
避することにある。この場合、衛星局−地球局間
の両リンクで異なる搬送波数での互いに逆旋回の
円偏波を使用している。円偏波の他の適用例とし
ては、第４図ｃの走行車両の相対速度検知用のド
ツプラレーダ方式が提案されている（特開昭49−
36294号公報）。この場合、物標（前行車両の後
面）に入射した円偏波の旋回方向を反転して反射
する特殊な反射器２４を取付けて、対向車線の走
行車からのレーダ放射波を識別することを目的と
しており、該反射器２４としては旋回方向が互い
に反対な二つのヘリカルアンテナを組合せて構成
している。これに対して、本実施例の場合には、
レーダ波の送信局が固定の路上機であることおよ
びレーダ波のビーム方向が第２図ｃのように路面
に対して比較的、垂直に近いことのため、対向車
線走行車から放射波の問題はほとんどなく、さら
に本実施例のレーダ動作の目的である交通流の制
御・管制システムのため交通流情報収集としては
何らの特殊な操作も行なわない通常の走行車両の
車体からの反射波を対象とする。ここで注意すべ
きことは、金属反射板による円偏波の反射は旋回
方向が反転する性質があることであり、上述の従
来例のような旋回方向を反転して反射する特殊な
反射器は不必要である。

一方、本実施例の路車間での情報通信において
車載機から路上機への情報通信時に路上機から送
信する無変調搬送波の円偏波と車載機から路上機
への情報信号で変調された送信波の円偏波との旋
回方向が同じになるように構成される。このよう
に両波の円偏波の旋回方向の関係を設定すること
により、路上機から送信された無変調搬送波が走
行車両の車体あるいは路面で反射して旋回方向が
反転して路上機にもどる不要反射波を、車載機か
ら路上機への送信波と識別でき、通信品質の向上
に貢献することになる。

路上機から車載機への情報通信時については、
該通信時が時分割で動作することのために原理的
には任意の旋回方向でもよく、路上機から車載機
への送信波を車載機から路上機への情報通信時の
路車間での両波と同じ旋回方向とした場合が第１
図、反対の旋回方向とした場合が第５図の実施例
に相当する。

また、上記路上機においては、平面形の円偏波
用プリントアンテナ３１，５１を効果的に適用し
て装置の小型化、低コスト化を行なつている。す
なわち、従来からの円偏波用アンテナとしてのヘ
リカルアンテナはその捲線方向により取扱う円偏
波の旋回方向が固定されることおよび高周波化に
問題があり、また導波管系による構成ではフアラ
デイ回転子による円偏波変換器を必要として小型
化、低コスト化が困難である等の問題があり、路
車間無線通信の分野での円偏波を適用を疎外する
要因になつていた。これに対して、上記路上機に
おいて適用されている平面形の円偏波用プリント
アンテナは、主として衛星通信分野での適用を目
的に高利得アレイ化構成、ミリ波帯の適用周波数
の拡張等を含めて近年急速に進展したものであり
（K.R.Carver＆J.W.Mink；IEE Tfans，vol.AP
−29，No.１ PP2〜24 1981）、マイクロストリツ
プ形、スロツト形等の素子構造を基体として
TEM回路系への接続が容易であり、写真写食刻
技術により量産化が可能であり、薄形化、低コス
ト化も可能である。

上記路上機の基本的な構成の次の特徴は、路上
機の三動作、すなわち車両検知用レーダ動作と路
上機からの車載機へおよび車載機から路上機への
情報通信との動作のすべてに対して唯一個の搬送
波発振器３７，５９を共通に使用するようにした
ことである。搬送波発振器３７，５９は、路車間
通信機器の置かれる比較的苛酷な温度条件のもと
でも、所定の周波数安定度を確保する必要があ
り、このための対策コストが装置コストの比較的
大きな割合をしめており、上記実施例に示すよう
に搬送波発振器を路上機側のみとしたことは、車
載機の簡素化、小型化、低コスト化にとつて極め
て効果的となる。

各種の交通運輸情報システム、自動車総合管制
システム等では、路車間情報通信機能と交通流情
報収集機能とが必要であり、両機能に対して別々
の路上機を設定することと対比して、上記実施例
は両機能を完全に集約した路上機であり、交通運
輸情報システム、自動車総合管制システム等にお
いて極めて有用である。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、路上機
の三動作における電波伝播もすべて円偏波として
二端子駆動の平面形の円偏波用プリントアンテナ
を送信共同とし、各種動作の円偏波の旋回方向を
夫々に最適に選定し、三動作における搬送波発振
器を共通化するように構成することにより、極め
て簡素化、小型化された多目的の路上機を低コス
トで提供できるという優れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図ａは本発明に係る車両検知機能を有する
路車間無線通信用路上機の構成を示すブロツク
図、第１図ｂは該路上機に対応する車載機の構成
を示すブロツク図、第２図ａ，ｂ，ｃおよび第３
図はそれぞれ従来の移動車両に対する情報通信の
伝送形態を示す概略図、第４図ａ，ｂ，ｃは従来
の移動車両の検知方式を示す概略図、第５図ａは
本発明に係る他の路上機の構成を示す図、第５図
ｂは該路上機に対応する車載機の構成を示すブロ
ツク図である。 図中、３１，５１…円偏波用プリントアンテ
ナ、３２，５２…ハイブリツト回路、３３，５
３，５４…サーキユレータ、３４，５６…レーダ
波受信器、３５，５５…受信器、３６，５８…送
信変調器、３７，５９…搬送波発振器、５７…回
線切換器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 車両検知用レーダ動作と路上機から車載機へ
   および車載機から路上機への情報通信との三動作
   を時分割で行なう路上機において、該三動作に共
   通に使用する搬送波発振器と送信変調器とを設
   け、該送信変調器を制御して車両検知用レーダ動
   作時にはパルス変調あるいは無変調とし、前記路
   上機から車載機への情報通信時には情報信号で変
   調し、前記車載機から路上機への情報通信時には
   無変調とし、前記三動作での電波伝播をすべて円
   偏波として二端子駆動の平面形の円偏波用プリン
   トアンテナを送受信共用のアンテナとし、前記車
   両検知用のレーダ送信波の円偏波の旋回方向と前
   記車載機から路上機への情報通信時に路上機から
   送信する無変調搬送波の円偏波の旋回方向と同じ
   旋回方向で送信する車載機からの送信波を受信す
   る受信器と、レーダ送信波の円偏波と反対の旋回
   方向のレーダ反射波を受信するパルスレーダ形あ
   るいはドツプラレーダ形の受信器とを設け、前記
   路上機から車載機への情報通信時の送信波の円偏
   波の旋回方向を車載機から路上機への情報通信時
   に路上機から送信する無変調搬送波の円偏波の旋
   回方向と同じかあるいは反対とするようにしたこ
   とを特徴とする車両検知レーダ機能を有する路車
   間無線通信用路上機。