JPH10104343A - 電波反射体検知信号の受信方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電波反射体の位置検知の際の車体の上下振動
などによる外乱の影響を補正し、誤差を低減する。 【解決手段】 車体１３には、送・受信機１４および受
信機１７が設けられ、電波反射体であるレーンマーカ１
１からの反射電波の受信レベルの比からレーンマーカ１
１の位置を検知する。受信レベルは、車体１３の上下振
動をドップラセンサ１０によって検知し、補正するの
で、精度よくレーンマーカ１１の位置を検知し、路面１
２に添う車体１３の案内などを行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、路面上に電波反射
体として設置され、車両をレーダセンシングによって案
内するための電波反射体検知信号の受信方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、車両の自動運転を行うため
に、走路に対する車両の相対位置を検出する技術が知ら
れている。実開平１−１０６９１０号公報には、走路に
光反射テープを敷設し、車両に反射テープの幅以下の間
隔で、２個１組の光センサを設け、車両姿勢を検出する
技術が開示されている。この他、車載カメラで路面を撮
影し、画面内の白線を抽出することで、白線に対する車
両の相対位置を検出する技術も知られている。

【０００３】しかしながら、光反射テープを用いる場合
には、テープの汚れ等により充分な光反射が得られない
場合がある。また、屋内ならともかく、実際の路上は雨
や雪等の影響があり、特に雨天の場合には光反射テープ
のみならず水たまりによっても光がよく反射されるた
め、高精度に車両位置を検出できない問題があった。車
載カメラを用いる場合も同様に天候の影響を受けやす
く、雨天等では白線と路面の他の部分とのコントラスト
が充分でなく、白線を高精度に抽出できない問題があっ
た。

【０００４】そこで、ミリ波以上の波長の電波を用い
て、レーダセンサ方式で車両位置を検出する考え方があ
る。すなわち、路面の所定位置、たとえば路面の中央に
電波反射体をレーンマーカとして設け、車両に電波送受
信機を設け、送信した電波の反射強度から電波反射体の
有無を検出することで、車両位置を検出する考え方であ
る。

【０００５】すなわち、図７に示すように、レーンマー
カ１をセンシングすることによって、車両の進行方向を
認識し、運転を案内するシステムが提案されている。レ
ーンマーカ１は、路面２上に設置され、進行方向を案内
すべき車両の車体３の下部に設ける送・受信機４からア
ンテナ５を介して送信される電波を反射する。車体３の
下部には、アンテナ５から車両の進行方向に垂直な車幅
方向に間隔をあけてアンテナ６が設置され、レーンマー
カ１から反射された電波を受信する。レーンマーカ１に
よって反射される電波はアンテナ５によっても受信され
る。アンテナ５，６によって受信される電波は、送・受
信機４および受信機７によってそれぞれ検出される。送
・受信機４および受信機７によって検出されるレーンマ
ーカ１の受信レベルは、アンテナ５，６とレーンマーカ
１との間の距離に対応する。したがって、送・受信機４
および受信機７の検出する受信レベルの比から、レーン
マーカ１の位置を検知し、レーンマーカ１を基準とする
車体３の位置を測定することができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】車両が走行する路面２
は必ずしも平坦ではなく、ある程度までの凹凸が存在す
る。車両の車体３は、ばねによって懸架される車輪によ
って路面２上を走行するので、路面２に凹凸があると上
下に振動する。車体３が上下振動すると、レーンマーカ
１とアンテナ５，６との間の距離が変化し、反射電波の
受信レベルが変動する。アンテナ５，６が受信する反射
電波の受信レベルにこのような外乱が生じると、受信レ
ベルの比に基づいて検知するレーンマーカ１の位置にも
誤差が生じる。

【０００７】本発明の目的は、車体の上下振動などによ
る外乱があっても、電波反射体からの反射電波の受信レ
ベルの測定値を補正し、誤差を低減することができる電
波反射体検知信号の受信方法を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、車両の進路を
案内するために、路面に設けられる電波反射体に車体か
ら電波を照射し、反射する電波によって電波反射体の位
置を検知する電波反射体検知信号の受信方法において、
車体から路面に垂直に電波を照射し、反射される電波か
ら周波数偏移分を検出し、検出された周波数偏移を車体
の上下振動によるドップラ効果に基づくものとして、周
波数偏移分から車体の上下振動を検知し、検知した車体
の上下振動に基づいて、電波反射体からの反射波の受信
レベルを補正することを特徴とする電波反射体検知信号
の受信方法である。本発明に従えば、車体から路面に垂
直に電磁波を照射する。車体に上下振動が生じていれ
ば、反射電波を受信するアンテナは反射電波に向かって
後退または前進することになり、ドップラ効果によって
周波数偏移を生じる。ドップラ効果による周波数偏移分
から車体の上下振動のタイミングを検知することによっ
て、電波反射体からの反射電波の受信レベルの変動を補
正する適切なタイミングを得ることができ、電波反射体
の位置を精度よく検知することができる。

【０００９】また本発明は、前記検出された周波数偏移
から、電波反射体の検出開始時または検出終了時に、電
波反射体の端部が照射される電波のビーム端に重なるた
めに発生するドップラ効果によるものを除外して車体の
上下振動を検知することを特徴とする。本発明に従え
ば、車体から路面に垂直に照射し、反射波を受信するア
ンテナには、ある程度の角度範囲に広がる指向特性が存
在する。車両が、電波反射体の開始部分や終了部分を通
過する際には、受信する反射電波中に、アンテナの指向
性の範囲内を移動する電波反射体の端部からの反射電波
が含まれ、車両の進行方向の成分を有するのでドップラ
効果によって周波数偏移を生じる。車体の上下振動によ
る周波数偏移分から電波反射体の開始端または終了端の
通過による周波数偏移分を分離し、電波反射体の検出開
始時または検出終了時に生じる周波数偏移を除外して上
下振動を検知することによって、電波反射体の位置の検
知に対する上下振動の補正の精度をさらに向上させるこ
とができる。

【００１０】また本発明は、前記電波反射体検出開始時
または検出終了時のドップラ効果による周波数偏移のパ
ターンと、前記電波反射体からの反射波の受信レベルの
変化のパターンとを比較し、周波数偏移の減少または増
加と、受信レベルの増加または減少とが、それぞれ一致
するとき、検出開始時または検出終了時と判断すること
を特徴とする。本発明に従えば、電波反射体の検出開始
時または検出終了時を電波反射体からの反射電波の周波
数偏移のパターンと、受信レベルの変化のパターンとを
比較することによって判断する。電波反射体の検出開始
時には、電波反射体の端部が接近するので、周波数偏移
は大きく、徐々に減少する。検出終了時には、電波反射
体の端部が車体の下部から遠ざかるので、周波数偏移が
徐々に増加する。反射電波の受信レベルは、電波反射体
の検出開始時には増加し、検出終了時には減少する。こ
れらの特徴的な変化パターンを比較し、一致するときが
電波反射体の検出開始または検出終了とそれぞれ判断す
ることによって、電波反射体検知の信頼性を向上させる
ことができる。

【００１１】さらに本発明は、車両の進路を案内するた
めに、路面に設けられる電波反射体に車体から電波を照
射し、反射する電波によって電波反射体の位置を検知す
る電波反射体検知信号の受信方法において、車体から路
面に垂直に電波を照射し、反射される電波を受信して周
波数偏移分を検出し、検出された周波数偏移を車体の上
下振動によるドップラ効果に基づくものとして、周波数
偏移の方向を識別しながら車体の上下振動を検出し、検
出した車体の上下振動に基づいて、電波反射体からの反
射波の受信レベルを補正することを特徴とする電波反射
体検知信号の受信方法である。本発明に従えば、路面か
らの反射電波の周波数偏移分から、ドップラ効果に基づ
いて、車体の上下振動によって車体が路面に対して接近
している方向に動いているのか、路面から離隔する方向
に動いているのかを検知し、路面からの高さ変動分を計
測する。これによって路面からの反射電波の受信レベル
の変動量をより正確に予測し、受信レベルの測定値の補
正をより適切に行って、電波反射体の位置の検知精度を
向上させることができる。

【００１２】また本発明は、電波反射体からの反射電波
と路面からの反射電波とを、同一の装置で受信して処理
することを特徴とする。本発明に従えば、電波反射体か
らの反射電波と、路面からの反射電波とを、同一の装置
で受信する。電波反射体の位置検知には受信レベルを使
用し、その補正のための上下振動の検知には周波数偏移
を検出するので、受信信号を周波数フィルタを用いて分
離すれば、ドップラ効果による周波数偏移分を分離抽出
することができる。したがって、電波反射体の位置検知
用と、車体上下振動検知用とでセンサを兼用することが
でき、装置の構成を簡略化して車体への搭載を容易にす
ることができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施の一形態に
よる電波反射体検知信号の受信のための概略的な構成を
示す。ドップラセンサ１０は、電波反射体であるレーン
マーカ１１が設置されている路面１２に対する車体１３
の上下振動を検知するために設けられる。車体１３を路
面１２上でレーンマーカ１１に従って誘導案内するため
に、車体１３には送・受信機１４およびアンテナ１５
と、アンテナ１６および受信機１７が搭載される。送・
受信機１４が発生するミリ波以上の波長を有する高周波
の電気信号は、アンテナ１５から車体１３の下方に向け
て電波として照射される。レーンマーカ１１は、アンテ
ナ１５から照射された電波を反射しやすいように形成さ
れる。レーンマーカ１１によって反射される電波は、照
射と逆方向に反射されてアンテナ１５によって受信され
ると同時に、アンテナ１５から車体１３の進行方向に垂
直な幅方向に間隔をおいて設けられるアンテナ１６にも
受信される。

【００１４】アンテナ１５，１６に受信される電波は、
送・受信機１４および受信機１７によって電気信号とし
てそれぞれ検出される。アンテナ１５，１６によって受
信される電波の受信レベルの強度は、アンテナ１５，１
６とレーンマーカ１１との距離に対応して変化する。し
たがって、送・受信機１４および受信機１７が受信する
反射信号のレベルの比に基づいて、車体１３に対するレ
ーンマーカ１１の位置を検知することができる。ドップ
ラセンサ１０は、路面１２対して垂直に電波を照射し、
路面１２からの反射電波を検知する。ドップラセンサ１
０が照射する電波の方向と、検知する速度の方向との成
す角度をθとし、照射する電波の送信周波数をｆ０と
し、ドップラ効果に基づいて受信される電波の周波数を
ｆｄとし、車体１３の路面１２に対する相対速度をｖと
し、電波の速度をｃとすると、次の第１式が得られる。

【００１５】

【数１】

【００１６】ここで、車両の進行方向の速度に対するド
ップラ効果による周波数偏移はθ＝９０°からｃｏｓθ
＝０となるので、第１式からｆｄ＝０となる。したがっ
て車両の進行のみによるドップラ効果による周波数偏移
は発生しない。ただし後述するように、レーンマーカ１
１の検出開始時と終了時とには、ドップラ効果による周
波数偏移が発生する。車体１３に上下方向の振動が存在
すると、ドップラ効果による周波数偏移は、θ＝０°か
らｃｏｓθ＝１となるので、第１式から次の第２式が得
られる。

【００１７】

【数２】

【００１８】したがって、上下方向の振動速度ｖに応じ
たドップラ効果による周波数偏移が生じることになる。

【００１９】図２は、図１に示す電波反射体検知信号の
受信のための構成の内部の電気的構成を示す。ドップラ
センサ１０は、アンテナ１５，１６と同様に図１の車体
１３の下部に設けられるアンテナ１８を有する。アンテ
ナ１５，１６に受信される電波は高周波の信号として検
出され、ローカル発振装置１９によって供給される高周
波信号に基づいて中間周波数（以下「ＩＦ」と略称す
る）信号に変換される。レーンマーカ検出装置２０は、
アンテナ１５，１６に受信される電波からＩＦ信号に変
換された後で、信号レベルを比較し、図１のレーンマー
カ１１の車体１３に対する位置を測定して検知する。位
置の測定値はドップラセンサ１０によって検知される車
体１３の上下振動のタイミングに基づいて補正され、測
定精度の向上が図られている。

【００２０】送・受信機１４内には、送信発振器２１、
サーキュレータ２２、方向性結合器２３、混合器２４お
よびバンドパスフィルタ２５が含まれる。送信発振器２
１によって発信される高周波信号は、サーキュレータ２
２を介してアンテナ１４に与えられ、電波として照射さ
れる。レーンマーカ１１から反射してアンテナ１５に受
信される電波は、高周波信号としてサーキュレータ２２
から混合器２４に入力される。混合器２４には、方向性
結合器２３を介してローカル発振装置１９からの高周波
信号も入力され、混合器２４の有する非直線性によって
和および差の周波数を有する信号が生じる。バンドパス
フィルタ２５は混合器２４の出力のうち、差の周波数を
有する信号を選択し、ＩＦ信号としてレーンマーカ検出
装置２０に与える。受信機１７は、アンテナ１６に受信
される電波に対応する高周波信号を、方向性結合器２６
から与えられるローカル発振装置１９からの高周波信号
とともに混合器２４に入力し、両者の差の周波数の信号
をバンドパスフィルタ２８によって選択してＩＦ信号を
レーンマーカ検出装置２０に与える。ローカル発振装置
１９内には、ローカル発振器２９が設けられ、その出力
は直接送・受信機１４内の方向性結合器２３に与えられ
るとともに、方向性結合器３０を介して受信機１７内の
方向性結合器２６にも与える。

【００２１】ドップラセンサ１０内には、送信発振器３
１が設けられ、サーキュレータ３２を介してアンテナ１
８に高周波信号を供給する。アンテナ１８からは高周波
信号に対応する電波が照射され、路面１２からの反射電
波が受信される。受信電波に対応する高周波信号は、サ
ーキュレータ３２を通り、方向性結合器３３から与えら
れる高周波信号とともに混合器３４に入力される。混合
器３４では、受信される２つの高周波信号の差からＩＦ
信号をバンドパスフィルタ３５によって選択し、ドップ
ラ効果による周波数偏移分が抽出される。ＩＦ信号を得
るための高周波信号は、ローカル発振器３９によって発
生される。レーンマーカ検出装置２０は、バンドパスフ
ィルタ３５を介して与えられるドップラ効果による周波
数偏移分から、車体１３の上下振動のタイミングを検知
し、レーンマーカの位置の測定値の補正を行う。

【００２２】図３は、本発明の実施の他の形態として、
レーンマーカ１１の検出開始時と検出終了時における開
始端４１または終了端４２からの反射電波のドップラ効
果による周波数偏移の影響を除去する構成を示す。図３
（ａ）は車両が速度ｖで路面１２上を走行する際に、レ
ーンマーカ１１の開始端４１から終了端４２まで走行す
る際の状態を簡略化して示す。ドップラセンサ１０のア
ンテナ１８は、路面１２に対して垂直に電波を放射する
けれども、その指向特性にはある程度の角度Δθの空間
的な広がりが存在し、この範囲がビーム５０となる。こ
のようなビーム５０がビーム幅Δθを有することによっ
て、ドップラセンサ１０によって検出されるドップラ効
果による周波数偏移分であるドップラ信号成分は、図３
（ｂ）に示すように変化する。

【００２３】図３の（ａ）と図３の（ｂ）とは概略的に
時間的な対応を取って表示してある。レーンマーカ検出
開始時には、レーンマーカ１１の開始端４１が近付いて
くるので、ビーム５０の端部から内部に進入し、アンテ
ナ１８の鉛直方向まで接近する際にはドップラ信号成分
の周波数が上昇し、アンテナ１８の下方から開始端４１
が遠ざかる際にはドップラ信号成分が下降し、ビーム５
０の範囲から開始端４１が外れてビーム５０の範囲内に
は通常のレーンマーカ１１のみが存在するようになる
と、ドップラ信号成分は０となる。このようにレーンマ
ーカ検出開始時には、次の第３式で示す周波数偏移ｆｄ
_max から、周波数が徐々に０に変化する。逆にレーンマ
ーカ検出終了時は、終了端４２がアンテナ１８の下方に
近付く際に周波数偏移が０から徐々に第３式で示される
値まで変化し、終了端４２がビーム５０の範囲から外れ
ると０になる。このような周波数変化のパターンは、車
体１３の上下振動による周波数偏移のパターンとは異な
るので、容易に識別することができる。

【００２４】

【数３】

【００２５】図４は、（ａ）で図３（ｂ）と同様なレー
ンマーカ１１の検出開始時および検出終了時を含むドッ
プラ信号成分を示し、（ｂ）で対応する電波反射体検知
信号のＩＦ信号レベルの変化を示す。ＩＦ信号レベル
も、図３（ａ）に示すレーンマーカ検出開始時および検
出終了時には急激に増加または減少するので、図４
（ａ）および（ｂ）の変化パターンの両方の変化が一致
したときをレーンマーカの検出と判断することによっ
て、レーンマーカ１１の検知の信頼性を向上させること
ができる。

【００２６】図５は、本発明の実施のさらに他の形態と
して、ドップラセンサ１０が車体の上下振動の際の路面
１２に対する接近または離間の方向と、路面１２からの
高さ変動分とを計測し、変動量予測装置６０によって受
信信号レベルの変動量を予測する構成を示す。レーンマ
ーカ検出装置７０は、変動量予測装置６０が予測する受
信レベルの変動量に基づいて、送・受信機１４および受
信機１７によって受信されるＩＦ受信レベルの補正を行
い、補正された受信レベルの比からレーンマーカ１１の
位置を測定する。これによって、測定されるレーンマー
カ１１の位置の精度を向上させることができる。

【００２７】図６は、本発明の実施のさらに他の形態の
概略的な電気的構成を示す。本実施形態では、図５に示
す実施形態のドップラセンサ１０を用いず、送・受信機
１４によって兼用させる。送・受信機１４によるレーン
マーカ検出用センサは、送信発振器２１からの高周波信
号を無変調方式で使用して振幅や位相情報を利用するの
で、混合器２４からの出力をバンドパスフィルタ２５，
３５で選択することによって、レーンマーカ１１検出用
の信号と車体１３の上下振動のドップラ効果による周波
数偏移分検出用の信号とを分離することができる。この
ようにして車体の上下振動検出用の信号を分離するの
で、レーンマーカ検出用と上下振動検出用とを兼用させ
ることができ、車体１３に搭載する装置を簡略化して小
型化することができる。

【００２８】図７は、本発明の実施のさらに他の形態の
概略的な電気的構成を示す。本実施形態では、車体の上
下振動を方向識別ドップラセンサ７０によって検知す
る。送信発振器３１の出力は、アンテナ１８に与えられ
るとともに、方向性結合器７１，７２を介して、方向性
結合器７３，７４にそれぞれ与えられる。反射波受信用
のアンテナ７８に受信される信号は、電力分配器８０に
与えられる。方向性結合器７１，７３間と、方向性結合
器７２，７４間とは、路長がλ／４異なるように調整さ
れる。電力分配器８０の出力と、方向結合器７３，７４
の出力とは、混合器８１，８２にそれぞれ入力され、Ｉ
Ｆ信号に変換される。この位相比較によって、振動の方
向を識別することができ、遠向か接近かに応じて受信レ
ベルを増加または減少させる補正を行うことができる。

【００２９】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、路面に設
けられる電波反射体に、車体から電波を照射して、反射
する電波の受信レベル変化に基づいて電波反射体の位置
を測定して検知する。この際に、車体から路面に垂直に
電波を照射し、反射電波の周波数偏移分から、ドップラ
効果に基づいて車体の上下振動を検知し、そのタイミン
グで電波反射体の位置の測定値を補正する。上下振動の
影響による誤差を補正によって減少させるので、正確な
電波反射体の位置の検知を行うことができる。

【００３０】また本発明によれば、周波数偏移分からの
上下振動の検出の際に、電波反射体の検出開始時と検出
終了時の周波数偏移を分離して除外するので、より正確
な補正を行うことができる。

【００３１】また本発明によれば、電波反射体の検出開
始時と検出終了時とを、周波数偏移分ばかりではなく、
受信レベルの変化分とを合わせて判断するので、一層確
実な判断を行うことができる。

【００３２】さらに本発明によれば、車体の上下振動の
方向と高さ変動分を、反射波の周波数偏移から計測する
ので、電波反射体からの反射電波の受信レベルの補正を
適切に行い、信号レベルに基づく電波反射体の位置の測
定値を高精度に補正することができる。

【００３３】また本発明によれば、電波反射体の位置測
定用の信号レベルの検出と、車体の上下振動検知用の周
波数偏移分の抽出とを、同一の装置で兼用して行い、構
成を簡略化して車体への搭載を容易化することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態による電波反射体検知信
号の受信を行うための構成を示す簡略化した正面断面図
である。

【図２】図１の構成のドップラセンサ１０、送・受信機
１４および受信機１７に関連する概略的な電気的構成を
示すブロック図である。

【図３】本発明の実施の他の形態の動作原理を示す簡略
化した側面図およびグラフである。

【図４】本発明の実施のさらに他の形態の動作原理を示
すドップラ信号成分およびＩＦ信号レベルのグラフであ
る。

【図５】本発明の実施のさらに他の形態の概略的な電気
的構成を示すブロック図である。

【図６】本発明の実施のさらに他の形態の概略的な電気
的構成を示すブロック図である。

【図７】本発明の実施のさらに他の形態の概略的な電気
的構成を示すブロック図である。

【図８】本発明の基礎となる構成を示す簡略化した正面
図である。

【符号の説明】

１０ ドップラセンサ １１ レーンマーカ １２ 路面 １３ 車体 １４ 送・受信機 １５，１６，１８，７８ アンテナ １７ 受信機 ２０，７０，８０ レーンマーカ検出装置 ４１ 開始端 ４２ 終了端 ５０ ビーム ６０ 変動量予測装置 ７０ 方向識別ドップラセンサ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車両の進路を案内するために、路面に設
   けられる電波反射体に車体から電波を照射し、反射する
   電波によって電波反射体の位置を検知する電波反射体検
   知信号の受信方法において、 車体から路面に垂直に電波を照射し、反射される電波か
   ら周波数偏移分を検出し、 検出された周波数偏移を車体の上下振動によるドップラ
   効果に基づくものとして、周波数偏移分から車体の上下
   振動を検知し、 検知した車体の上下振動に基づいて、電波反射体からの
   反射波の受信レベルを補正することを特徴とする電波反
   射体検知信号の受信方法。
2. 【請求項２】 前記検出された周波数偏移から、電波反
   射体の検出開始時または検出終了時に、電波反射体の端
   部が照射される電波のビーム端に重なるために発生する
   ドップラ効果によるものを除外して車体の上下振動を検
   知することを特徴とする請求項１記載の電波反射体検知
   信号の受信方法。
3. 【請求項３】 前記電波反射体検出開始時または検出終
   了時のドップラ効果による周波数偏移のパターンと、前
   記電波反射体からの反射波の受信レベルの変化のパター
   ンとを比較し、周波数偏移の減少または増加と、受信レ
   ベルの増加または減少とが、それぞれ一致するとき、検
   出開始時または検出終了時と判断することを特徴とする
   請求項２記載の電波反射体検知信号の受信方法。
4. 【請求項４】 車両の進路を案内するために、路面に設
   けられる電波反射体に車体から電波を照射し、反射する
   電波によって電波反射体の位置を検知する電波反射体検
   知信号の受信方法において、 車体から路面に垂直に電波を照射し、反射される電波を
   受信して周波数偏移分を検出し、 検出された周波数偏移を車体の上下振動によるドップラ
   効果に基づくものとして、周波数偏移の方向を識別しな
   がら車体の上下振動を検出し、 検出した車体の上下振動に基づいて、電波反射体からの
   反射波の受信レベルを補正することを特徴とする電波反
   射体検知信号の受信方法。
5. 【請求項５】 電波反射体からの反射電波と路面からの
   反射電波とを、同一の装置で受信して処理することを特
   徴とする請求項４記載の電波反射体検知信号の受信方
   法。