JPH10104345A - 車両位置検出装置および方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ある程度距離が離れていても反射体を検出可
能で、反射波の受信レベルの変動を受けにくくする。 【解決手段】 ドップラ検出用センサ１は、車両２に搭
載され、アンテナ３から路面上の位置マーカ４に電波に
よる探索波を送信する。位置マーカ４で反射された電波
はアンテナ３で受信され、可変フィルタ１３でドップラ
信号が選択される。車両２の走行方向と、位置マーカ４
からの反射波の方向とが、角度θだけ傾斜していると、
ドップラ信号に基づくベクトル演算から、角度θをもと
めることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両を予め設定さ
れる走行経路に沿って案内するため設置される反射体に
対して探索波を送信し、反射波によって車両位置を検出
するための装置および方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、車両の走行経路の案内を行う
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。走路に沿って設置した位置マーカを基準
として、磁気センサを用いて車両の位置を検出する方法
が一般的である。

【０００３】他の方法として、たとえば、特開平１―１
０６９１０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に２個１組の光センサを設け
て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。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、磁気セ
ンサを用いる場合は、位置マーカとの間の距離を遠く離
すことが困難である。

【０００５】また、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、雨天時等
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。

【０００６】そこで、ミリ波以上の波長の電波を用いて
車両位置を検出する考えがある。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設け、車両に
電波送受信器を設け、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ので
ある。但し、路面状態や車高の変化などにより反射強度
が変化し得るため、精度良く車両位置を検出するために
は何らかの対策が必要となる。

【０００７】本発明の目的は、ある程度距離が離れてい
ても反射体を検出可能で、反射波の受信レベルの変動を
受けにくい車両位置検出装置および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、車両の走行経
路に沿って予め設置され、車両から送信される探索波を
反射する反射体からの反射波を受信して車両位置を検出
するための装置であって、受信される反射波を探索波と
比較してドップラ信号を検出するドップラ検出用センサ
と、ドップラ検出用センサによって検出されたドップラ
信号に基づいて、反射体と車両との間の相対速度を抽出
する相対速度抽出手段と、車両の走行速度を検出し、走
行速度と相対速度とを比較して、走行方向を基準とする
ベクトル演算に従って反射体の存在方向を算出し、反射
体に基づく車両反射体に対する車両の相対的な位置を検
出する位置検出手段とを含むことを特徴とする車両位置
検出装置である。本発明に従えば、車両の走行経路に沿
って予め設置され、車両から送信される探索波を反射す
る反射体からの反射波を受信して、ドップラ検出用セン
サによって探索波と比較し、ドップラ信号が検出され
る。電波や超音波などを探索波として反射体の探索を行
うので、ある程度距離が離れていても反射体を検出可能
である。相対速度抽出手段によって検出されるドップラ
信号に基づく反射体と車両との間の相対速度を用いて車
両位置の検出を行うので、反射波の受信レベルを検波す
ることによって検出する場合よりも感度が向上し、受信
レベルの変動の影響を軽減することができる。位置検出
手段は、車両の走行速度と相対速度とを比較する。反射
体が走行速度に対応するベクトル上にあれば、走行速度
と相対速度とは一致する。反射体がずれていれば、相対
速度に対応するベクトルは、走行方向から傾斜し、走行
方向の成分の大きさは小さくなる。したがって、走行速
度と相対速度とを比較してベクトル演算を行うことによ
って、反射体の存在する位置についての走行方向からの
ずれを算出することができ、ずれが小さくなれば車両の
位置が走行経路上にあると検出可能である。

【０００９】また本発明は、前記探索波としてミリ波以
上の波長を有する電波を、車両から反射体に照射する電
波照射手段を含むことを特徴とする。本発明に従えば、
探索波としてミリ波以上の波長を有する電波を使用する
ので、より短波長の電波を使用する場合に比較して、信
号処理を容易に行うことができる。

【００１０】また本発明は、前記探索波として超音波
を、車両から反射体に照射する超音波照射手段を含むこ
とを特徴とする。本発明に従えば、探索波として超音波
を使用するので、音速に対する車両の走行速度の比率が
電波に対するよりも大きく、ドップラ効果による周波数
変移量が相対的に大きくなり、相対速度を容易に検出す
ることができる。

【００１１】また本発明で、前記ドップラ検出用センサ
は複数設けられ、前記位置検出手段は、各ドップラ検出
用センサからのドップラ信号のレベルの比較に基づい
て、車両位置を検出することを特徴とする。本発明に従
えば、ドップラ検出用センサが複数設けられるので、単
一のドップラ検出用センサからのドップラ信号による位
置検出では走行方向上に反射体が存在するときのみ正確
な位置検出が可能となるのに対し、他の場合でも精度の
良い車両位置の検出が可能となる。

【００１２】また本発明で、前記ドップラ検出用センサ
は複数設けられ、前記位置検出手段は、各ドップラ検出
用センサからのドップラ信号の周波数の比較に基づい
て、車両位置を検出することを特徴とする。本発明に従
えば、複数の各ドップラ検出用センサからのドップラ信
号の周波数は、反射体の存在位置が走行方向に近いほど
相対速度が車両の走行速度に近く、周波数としては高く
なるように変化する。２つドップラ検出用センサからの
ドップラ信号の周波数が等しいときは、２つドップラ検
出用センサの中間の位置に反射体が存在することが判
る。ドップラ信号の周波数は、路面状況等で反射波の信
号レベルが変動しても、その影響を受けないので、精度
の良い位置検出を行うことができる。

【００１３】また本発明で、前記ドップラ検出用センサ
は複数設けられ、前記位置検出手段は、各ドップラ検出
用センサからのドップラ信号の初期位相の比較に基づい
て、車両位置を検出することを特徴とする。本発明に従
えば、たとえば２つドップラ検出用センサからのドップ
ラ信号の初期位相が等しいときは、２つドップラ検出用
センサの中間の位置に反射体が存在することが判る。ド
ップラ信号の初期位相は、路面状況等で反射波の信号レ
ベルが変動しても、その影響を受けないので、精度の良
い車両位置の検出を行うことができる。

【００１４】また本発明で、前記複数のドップラ検出用
センサを、選択的に１つずつ動作させる切換え手段を備
えることを特徴とする。本発明に従えば、複数のドップ
ラ検出用センサは、選択的に１つずつ動作させられるの
で、ドップラ検出用センサ間の干渉を低減し、車両位置
の検出精度を向上させることができる。

【００１５】また本発明は、前記複数設けられるドップ
ラ検出用センサとして、切換え可能な複数の反射波受信
手段と、反射波受信手段を切換えながら、各反射波受信
手段によって受信される反射波からドップラ信号を抽出
する抽出手段とを含むことを特徴とする。本発明に従え
ば、複数の反射波受信手段を切換えて複数のドップラ検
出手段を構成するので、ドップラ信号抽出のための構成
を共通化し、動作特性を共通化して車両位置の検出精度
を向上させることができる。

【００１６】また本発明で、前記複数のドップラ検出用
センサは、ドップラ信号の検出機能が補正可能であるこ
とを特徴とする。本発明に従えば、複数のドップラ検出
用センサ間でドップラ信号の検出機能が同等となるよう
に調整し、ばらつきを解消して、車両位置の検出精度を
向上させることができる。

【００１７】また本発明で、前記複数のドップラ検出用
センサは、車両の中心線に対して対称に配置されること
を特徴とする。本発明に従えば複数のドップラ検出用セ
ンサが車両の中心線に対して対称に配置されるので、中
心線の両側のドップラ検出用センサのドップラ信号検出
状態を同等にすることによって、簡単な制御で車両の走
行方向を精度良く案内することができる。

【００１８】また本発明で、前記位置検出手段は、ドッ
プラ信号にＦＦＴ演算処理を施し、演算結果に基づい
て、反射体に対する車両の相対的な位置を検出すること
を特徴とする。本発明に従えば、ＦＦＴ演算処理によっ
てドップラ信号を処理するので、周波数、初期位相およ
び振幅レベルを容易に分離して算出し、迅速な位置検出
を行うことができる。

【００１９】また本発明は、車両の走行速度に応答し、
走行速度を基準として、予め定める相対速度範囲に対応
するドップラ周波数帯域でドップラ検出用センサからの
出力をに選択し、前記位置検出手段にドップラ信号とし
て与える可変フィルタを備えることを特徴とする。本発
明に従えば、ドップラ検出用センサからの出力を、可変
フィルタによって、走行速度を基準として予め定める相
対速度範囲に対応するドップラ周波数帯域で選択するの
で、信号対雑音比（Ｓ／Ｎ比）を向上させることができ
る。

【００２０】また本発明で、前記可変フィルタは、スイ
ッチトキャパシタフィルタであることを特徴とする。本
発明に従えば、可変フィルタとしてスイッチトキャパシ
タフィルタを用いるので、スイッチング周波数の制御で
フィルタを構成するキャパシタンスを変化させ、容易に
選択周波数帯域を制御することができる。

【００２１】さらに本発明は、車両位置検出装置を車両
に搭載し、車両の走行経路に沿って予め設置される反射
体に探索波を送信し、反射体による反射波を受信して車
両位置を検出する方法であって、走行経路方向に垂直な
反射体の幅を、送信される探索波の広がりよりも大きく
しておくことを特徴とする車両位置検出方法である。本
発明に従えば、走行経路方向に垂直な反射体の幅を、送
信される探索波の広がりよりも大きくしておくので、車
両位置検出装置を大きくしないでも、検出精度を向上さ
せることができる。通常、検出精度を向上させるために
は、車両位置検出装置側から送信する探索波の指向性を
狭くするか、車両位置検出装置自体を高精度化するけれ
ども、このような方法では、装置が大型化し、コストが
上昇するとともに、車両への搭載の際の信頼性を低下さ
せてしまう。反射体側を大きくすることによって、低コ
ストで信頼性の向上を図ることができる。

【００２２】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施の第１形態
の概略的な構成を示す。ドップラ検出用センサ１は、車
両２に搭載され、アンテナ３から位置マーカ４に周波数
ｆｏの電波を探索波として送信する。この電波の波長
は、ミリ波以上であることが好ましい。位置マーカ４
は、車両２の走行経路が設定される道路の路上などに、
予め設置され、電波反射体としてアンテナ３から送信さ
れた電波を反射する。反射波は、車両２が走行速度Ｖ
［ｋｍ／ｈ］で接近しているので、ドップラ効果によっ
て周波数がｆｉに変移する。ただし、位置マーカ４がア
ンテナ３の走行方向の延長上に存在せず、角度θだけず
れた位置に存在する場合は、位置マーカ４に対する車両
の相対速度Ｖ’は、ベクトルとして次の第１式で表され
る。

【００２３】 Ｖ’＝Ｖｃｏｓθ …（１） 反射波はアンテナ３で受信され、ドップラ位置検出用セ
ンサ１で検出されるドップラ信号から、相対速度抽出手
段５によって相対速度が抽出され、位置検出手段６によ
って位置マーカ４を基準とする車両２の位置が検出さ
れ、制御手段７によって車両２の走行方向の修正などが
行われる。

【００２４】ドップラ位置検出センサ１には、信号発生
器１０、アンテナ共用器１１、ミキサ１２および可変フ
ィルタ１３が含まれる。信号発生器１０は周波数ｆｏの
高周波信号を発生し、アンテナ共用器１１を介してアン
テナ３から電波として送信する。アンテナ３に受信され
る周波数ｆｉの反射波は、アンテナ共用器１１から送信
信号の一部とともにミキサ１２に入力され、混合され
る。ミキサ１２の出力のうち、周波数ｆｄ＝ｆｏ−ｆｉ
の成分が可変フィルタ１３で選択され、ドップラ信号と
して相対速度抽出手段５に与えられる。相対速度抽出手
段５、位置検出手段６および制御手段７は、マイクロコ
ンピュータなどを使用して、プログラム動作によって実
現される。

【００２５】光速をｃ＝３×１０⁸ ［ｍ／ｓｅｃ］とし
すると、ドップラ信号の周波数ｆｄは、次の第２式で求
められる。

【００２６】 ｆｄ ＝ ２×ｆｏ×Ｖ’／ｃ …（２） 相対速度抽出手段５は、第２式から相対速度Ｖ’を抽出
する。位置検出手段６は、車両２の走行速度Ｖを車速パ
ルスなどから検出し、第１式に従って角度θを求める。
制御手段７は、角度θが０に近づくように、走行方向を
調整する。可変フィルタ１３の周波数選択特性を、車両
２の速度と探索波の周波数ｆｏに基づいて適切に設定し
ておけば、受信すべき反射波と雑音との分離を良好にし
て、Ｓ／Ｎ比の向上を図ることができる。

【００２７】図２は、本発明の実施の第２形態の概略的
な構成を示す。本実施形態では、図１のアンテナ３を、
送信アンテナ１４と受信アンテナ１５とに分離してい
る。信号発生器１０からの高周波信号の一部を、分配器
１６からミキサ１２に与え、受信信号と混合してドップ
ラ信号を得るようにしている。図１のようにアンテナ３
を共用すれば小形化を図ることができるけれども、受信
感度などの向上の点では分離した方が容易である。

【００２８】図３は、本発明の実施の第３形態の概略的
な構成を示す。本実施形態では、位置マーカ４の探索を
２系統のドップラ検出用センサ１ａ，１ｂによって行
う。位置マーカ４は、各ドップラ検出用センサ１ａ，１
ｂにそれぞれ接続されるアンテナ３ａ，３ｂから距離Ｌ
ａ，Ｌｂだけ離れているとすると、アンテナ３ａ，３ｂ
に対する角度は、それぞれθａ，θｂとなる。各ドップ
ラ検出用センサ１ａ，１ｂが受信する反射波から、相対
速度抽出手段５ａ，５ｂは周波数ｆｄａ，ｆｄｂのドッ
プラ信号をそれぞれ抽出し、位置検出手段１８は、２つ
のドップラ信号を比較して車両の位置を検出し、制御手
段１７を介して走行方向の制御などを行う。

【００２９】以上説明した各実施形態で、図４に示すよ
うに、実際にはアンテナ３は路面１９から一定の高さに
存在し、路面１９上の位置マーカ４とは、路面１９に平
行な走行方向に対し、角度ψで傾斜している。したがっ
て、相対速度Ｖ’は、ベクトルとして次の第３式のよう
に表される。

【００３０】 Ｖ’＝Ｖ×ｃｏｓψ …（３） 図５は、本発明の実施の第４形態についての基本的な考
え方を示す。２つの系統のドップラ信号の受信レベルＡ
ａ，Ａｂは、周波数との間に相関を有する。車両のずれ
量は、Ａａ，Ａｂのレベル差から求めることができる。
受信レベルＡａ，Ａｂと図３に示すような距離Ｌａ，Ｌ
ｂとの関係は、次ののようになる。したがって、
レベルＡａ，Ａｂに差がなくなるように車両２のハンド
ル等を制御すれば、走行経路に沿った運転を精度良く行
うことができる。

【００３１】Ａａ＝Ａｂのとき、Ｌａ≒Ｌｂ Ａａ＜Ａｂのとき、Ｌａ＞Ｌｂ Ａａ＞Ａｂのとき、Ｌａ＜Ｌｂ 図６は、実施の第４形態の位置検出についての考え方を
示す。本実施形態は実施の第３形態に類似する。レベル
検出手段２０ａ，２０ｂは、ドップラ信号の受信レベル
Ａａ，Ａｂをそれぞれ検出する。演算手段２１は、受信
レベルＡａ，Ａｂの比較に基づいて車両２の位置を位置
マーカ４に対して検出する演算処理を行う。

【００３２】図７は、実施の第４形態の演算手段２１の
動作を示す。ステップａ１から動作を開始し、ステップ
ａ２では、受信レベルＡａ，Ａｂの読込みを行う。ステ
ップａ３では、受信レベルＡａ，Ａｂの比較を行う。ス
テップａ４では、比較結果に基づいて、車両２の走行方
向を調整するためのステアリング補正分の計算を行う。
ステップａ５では、ステアリング補正分が予め設定され
る基準を越えて大きく、実際に補正が必要か否かを判断
する。補正が必要と判断されるときは、ステップａ６で
ステアリング制御信号を発生し、ステアリングアクチュ
エータなどに与える。ステップａ６が終了したとき、ま
たはステップａ５で補正が必要ではないと判断されると
き、ステップａ２からの動作を繰り返す。

【００３３】図８は、角度差と受信レベルとの相関を示
す。アンテナ３，３ａ，３ｂは指向性を有し、たとえ
ば、アンテナ利得は中心で最大となり、角度がずれると
低下する。このような指向特性であれば、角度θａ，θ
ｂに対する利得の差によって受信レベルにも差が生じ
る。

【００３４】なお、アンテナ３，３ａ，３ｂと位置マー
カ４との間の距離の差によっても受信レベルには差が生
じる。送信および受信の電力をそれぞれＰｔ，Ｐｒ、距
離をＲとし、αを定数として、次の第４式のようなレー
ダ方程式が成立することが知られている。

【００３５】 Ｐｒ ＝ α／Ｒ⁴ ×Ｒｔ …（４） 図９は、図３の実施の第３形態による位置検出の考え方
をさらに詳しく示す。アンテナ３ａ，３ｂと位置マーカ
４との間の距離をそれぞれｒａ，ｒｂとし、相対速度を
それぞれＶａ，Ｖｂとすると、位置マーカ４にたいする
走行方向の距離がＲであれば、次の第５式および第６式
が成立する。

【００３６】 Ｌａ ＝ Ｒ×ｔａｎ（ｃｏｓ^-1（Ｖａ／Ｖ’）） …（５） Ｌｂ ＝ Ｒ×ｔａｎ（ｃｏｓ^-1（Ｖｂ／Ｖ’）） …（６） Ｌａ＝Ｌｂとなるのは、Ｖａ＝Ｖｂとなるときである。

【００３７】図１０は、本発明の実施の第５形態の概略
的な構成を示す。本実施形態では、検出手段２２ａ，２
２ｂ，２２ｃで、ドップラ信号の周波数、受信レベル、
または初期位相のいずれかを検出し、演算手段２３で検
出結果を比較し、車両の位置を検出する。本実施形態で
は、３系統のドップラ検出用センサ１ａ，１ｂ，１ｃが
アンテナ３ａ，３ｂ，３ｃに受信される電波からドップ
ラ信号を検出する。各ドップラ検出用センサ１ａ，１
ｂ，１ｃの利得特性などは、演算手段２３によって補正
され、差が生じないように調整される。

【００３８】たとえば、送信する探索波Ｆｔをおよび受
信する反射波Ｆｒを、振幅をＡｔ、Ａｒ初期位相をφ
ｔ，φｒとして、次の第７式および第８式で表す。

【００３９】 Ｆｔ ＝ Ａｔ×ｓｉｎ（２×π×ｆｏ×ｔ＋φｔ） …（７） Ｆｒ ＝ Ａｒ×ｓｉｎ（２×π×（ｆｏ＋ｆｄ）×ｔ＋φｒ） …（８） 受信する反射波Ｆｒの初期位相φｒは、次の第９式で表
される。

【００４０】 φｒ ＝ ２×π×（ｆｏ＋ｆｄ）×２×Ｒ／ｃ＋φｔ …（９） 第７式で示される探索波Ｆｔと第８式で示される反射波
Ｆｒとをミキサで混合し、ビート信号として得られるド
ップラ信号の初期位相φｄは、次の第１０式で表され
る。複数の系統でドップラ信号の初期位相を検出して比
較すれば、受信レベルや周波数と同様に、位置マーカへ
の距離の相対的な差を検出することができる。

【００４１】 φｄ ＝ ４×π×Ｒ×ｆｄ／ｃ …（10） 図１１は、本発明の実施の第６形態の部分的な構成を示
す。本実施形態では、複数のアンテナ３ａ，３ｂを切換
スイッチ２４で切換え高周波部分を含むドップラ検出用
センサ１を共通化することができる。切換スイッチ２４
の切換えは、演算手段２３によって行われる。演算手段
２５は、１つのアンテナ３ａ，３ｂからの信号について
の演算処理が終了すると、他のアンテナに切換える。こ
れによって、複数の系統間での特性の差も少なくなり、
装置が小型化されて製造コストも低減させることができ
る。

【００４２】図１２は、本発明の実施の第７形態の概略
的な構成を示す。本実施形態は、図２に示す実施の第２
形態に類似する。本実施形態では、利得調整アンプ３
０，３１，３２を設け、演算手段３３によって利得が調
整される。

【００４３】図１３は、本発明の実施の第８形態の部分
的な構成を示す。本実施形態では、図１２のレベル検出
手段２０に替えて、アナログ／デジタル変換器（以下、
「Ａ／Ｄ」と略称する）４１、高速フーリエ変換（以
下、「ＦＦＴ」と略称する）処理手段４２、および補正
処理手段４３などがデジタル信号処理装置（略称「ＤＳ
Ｐ」）などによって実現される。ＦＦＴ処理によって、
ドップラ信号から、周波数、振幅レベル、および初期位
相を分離して抽出し、位置検出に使用することが容易と
なる。

【００４４】図１４は、本発明の実施の第９形態の部分
的な構成を示す。本実施形態では、ドップラ検出用セン
サ１と検出手段２０との間に、検出手段２０の出力に基
づいて位置検出を行う演算手段５１からのコントロール
信号によって選択周波数特性が制御される可変フィルタ
５３が設けられる。可変フィルタ５３は、スイッチトキ
ャパシタフィルタで、スイッチング周波数の制御によっ
て容易に周波数帯域を変化させることができる。演算手
段は、車両２の走行速度Ｖに基づいて、受信される反射
波のドップラ周波数ｆｄをある程度まで予測し、必要な
信号のみ選択して、検出感度の向上を図っている。

【００４５】図１５は、本発明の実施の第１０形態の概
略的な構成を示す。（ａ）に示すように、本実施形態で
は、偶数、たとえば２つのドップラ検出用センサ１ａ，
１ｂを位相マーカ４を中心として、対称的な位置に取付
る。また、（ｂ）に示すように、中心にもう１つのドッ
プラ検出用センサ１ｃを配置し、全体では奇数のドップ
ラ検出用センサ１ａ，１ｂ，１ｃを配置する。中心の両
側で、ドップラ信号の周波数、受信レベル、または初期
位相のいずれかが等しくなれば、位置マーカ４が中心に
あることが判る。

【００４６】図１６は、本発明の実施の第１１形態の概
略的な構成を示す。本実施形態では、検出精度向上のた
め、路面１９上に位置マーカ５４を幅Ｗｎがアンテナ３
のビームの幅Ｗｓよりも広くなるようにして指向性を鋭
くしている。通常、検出精度を向上させるためには、ア
ンテナ３の指向性を狭くしてビーム幅Ｗｓを狭くするけ
れども、この場合は装置が大型化して、コストが上昇
し、車両への搭載の際の信頼性が低下する。位置マーカ
５４側で指向性を鋭くすれば、装置側は小型のアンテナ
でも同様の効果が得られ、コスト低減、信頼性の向上を
実現することができる。

【００４７】以上説明した各実施形態では、電波で位置
マーカ４，５４を検出しているけれども、超音波を使用
しても同様な効果を得ることができる。音速は車両の走
行速度に近いので、ドップラ効果がより顕著に表れ、位
置検出を容易に行うことができる。また、位置マーカ
４，５４を利用して、車両２の位置が走行経路から大き
く外れるようなときに警報を発生することも可能であ
る。走行経路などからの大きなずれは、運転者のいねむ
りなどが原因であることが多く、いねむり検知システム
としても、効果的に安全運転を図ることができる。

【００４８】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、探索波に
対する反射体からの反射波を用いて探索を行うので、あ
る程度距離が離れていても反射体を検出可能である。ド
ップラ信号に基づく反射体と車両との間の相対速度を用
いて車両位置の検出を行うので、反射波の受信レベルを
検波によって検出する場合よりも感度が向上し、受信レ
ベルの変動の影響を軽減することができる。走行速度と
相対速度とを比較してベクトル演算を行うことによっ
て、反射体の存在する位置についての走行方向からのず
れを算出することができ、ずれがなくなれば車両の位置
が走行経路上にあると検出可能である。車両の走行経路
に沿って配置される反射体に基づく位置検出が容易かつ
精度良く可能となるので、車両の案内やいねむり検知シ
ステムなどに利用することができる。

【００４９】また本発明によれば、ミリ波以上の波長を
有する電波を使用して反射体の位置検出を行うので、よ
り短波長の電波を使用する場合に比較して、信号処理を
容易に行うことができる。

【００５０】また本発明によれば、超音波を使用して反
射体の位置検出を行う。音速に対する車両の走行速度の
比率は、電波の伝播速度である光速に対するよりも大き
く、ドップラ効果による周波数変移量が相対的に大きく
なり、相対速度を容易に検出することができる。

【００５１】また本発明によれば、複数のドップラ検出
用センサが設けられるので、単一のドップラ検出用セン
サからのドップラ信号による位置検出の場合のように、
走行方向の延長上に反射体が存在するときのみ正確な位
置検出が可能となるばかりではなく、他の場合でも精度
の良い車両位置の検出が可能となる。

【００５２】また本発明によれば、２つドップラ検出用
センサからのドップラ信号の周波数が等しいときは、２
つドップラ検出用センサの中間の位置に反射体が存在す
ることが判る。ドップラ信号の周波数は、路面状況等で
反射波の信号レベルが変動しても、その影響を受けない
ので、精度の良い位置検出を行うことができる。

【００５３】また本発明によれば、２つドップラ検出用
センサからのドップラ信号の初期位相が等しいときは、
２つドップラ検出用センサの中間の位置に反射体が存在
することが判る。ドップラ信号の初期位相は、路面状況
等で反射波の信号レベルが変動しても、その影響を受け
ないので、精度の良い車両位置の検出を行うことができ
る。

【００５４】また本発明によれば、ドップラ検出用セン
サは、選択的に１つずつ動作させられ、複数が同時に動
作することはないので、ドップラ検出用センサ間の干渉
を低減し、車両位置の検出精度を向上させることができ
る。

【００５５】また本発明によれば、複数の反射波受信手
段を切換えて複数のドップラ検出手段を構成するので、
ドップラ信号抽出のための構成を共通化し、動作特性を
共通化して車両位置の検出精度を向上させることができ
る。また、共通化によって、装置の小型化および低コス
ト化も図ることができる。

【００５６】また本発明によれば、補正によってドップ
ラ検出用センサ間でドップラ信号の検出機能が同等とな
るように調整し、ばらつきを解消して、車両位置の検出
精度を向上させることができる。

【００５７】また本発明によれば、複数のドップラ検出
用センサが車両の中心線に対して対称に配置されるの
で、中心線の両側でドップラ検出用センサのドップラ信
号検出状態を同等にする簡単な制御で、車両の走行方向
を精度良く案内することができる。

【００５８】また本発明によれば、ドップラ信号はＦＦ
Ｔを用いるデジタル演算処理によって行われるので、周
波数、初期位相および振幅レベルを容易に分離して算出
し、迅速な位置検出を行うことができる。

【００５９】また本発明によれば、可変フィルタを用い
て、走行速度を基準として予め定める相対速度範囲に対
応するドップラ周波数帯域でドップラ信号を選択するの
で、自車速との相関を利用して、信号対雑音比（Ｓ／Ｎ
比）を向上させることができる。

【００６０】また本発明によれば、スイッチトキャパシ
タフィルタを可変フィルタとして使用するので、簡単な
制御で選択周波数帯域を変化させることができる。

【００６１】さらに本発明によれば、走行経路方向に垂
直な反射体の幅を、送信される探索波の広がりよりも大
きくしておくので、探索波の指向性を狭くするために車
両位置検出装置のアンテナなどを大きくしないでも、検
出精度を向上させることができる。反射体側を大きくす
ることによって、低コストで信頼性の向上を図ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の第１形態の概略的な電気的構成
を示すブロック図である。

【図２】本発明の実施の第２形態の概略的な電気的構成
を示すブロック図である。

【図３】本発明の実施の第３形態の概略的な電気的構成
を示すブロック図である。

【図４】各実施形態の考え方を上下方向についての傾斜
に対しても適用する場合を示す簡略化した断面図であ
る。

【図５】本発明の実施の第４形態の基本的な考え方を示
すグラフである。

【図６】実施の第４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】実施の第４形態の動作を示すフローチャートで
ある。

【図８】角度差と受信レベルとの相関を示すグラフであ
る。

【図９】実施の第３形態による位置検出の考え方を示す
簡略化した平面図である。

【図１０】本発明の実施の第５形態の概略的な電気的構
成を示すブロック図である。

【図１１】本発明の実施の第６形態の部分的な電気的構
成を示すブロック図である。

【図１２】本発明の実施の第７形態の概略的な電気的構
成を示すブロック図である。

【図１３】本発明の実施の第８形態の部分的な電気的構
成を示すブロック図である。

【図１４】本発明の実施の第９形態の部分的な電気的構
成を示すブロック図である。

【図１５】本発明の実施の第１０形態の概略的なアンテ
ナ配置を示す簡略化した断面図である。

【図１６】本発明の実施の第１１形態の概略的な構成を
示す簡略化した断面図である。などが含まれ、デジタル
信号処理装置（以下、「ＤＳＰ」と略称する）などによ
って実現される。

【符号の説明】

１，１ａ，１ｂ，１ｃ ドップラ検出用センサ ２ 車両 ３，３ａ，３ｂ，３ｃ アンテナ ４，５４ 位置マーカ ５ 相対速度抽出手段 ６，１８ 位置検出手段 ７，１７ 制御手段 １０ 信号発生器 １３，５３ 可変フィルタ １４ 受信アンテナ １５ 送信アンテナ １９ 路面 ２０ａ，２０ｂ レベル検出手段 ２１，２３，２５，３３ 演算手段 ２２ａ，２２ｂ，２２ｃ 検出手段 ２４ 切換スイッチ ３０，３１，３２ 利得調整アンプ ４２ ＦＦＴ処理手段 ４３ 補正処理手段 ４４ 演算処理手段

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車両の走行経路に沿って予め設置され、
   車両から送信される探索波を反射する反射体からの反射
   波を受信して車両位置を検出するための装置であって、 受信される反射波を探索波と比較してドップラ信号を検
   出するドップラ検出用センサと、 ドップラ検出用センサによって検出されたドップラ信号
   に基づいて、反射体と車両との間の相対速度を抽出する
   相対速度抽出手段と、 車両の走行速度を検出し、走行速度と相対速度とを比較
   して、走行方向を基準とするベクトル演算に従って反射
   体の存在方向を算出し、反射体に基づく車両反射体に対
   する車両の相対的な位置を検出する位置検出手段とを含
   むことを特徴とする車両位置検出装置。
2. 【請求項２】 前記探索波としてミリ波以上の波長を有
   する電波を、車両から反射体に照射する電波照射手段を
   含むことを特徴とする請求項１記載の車両位置検出装
   置。
3. 【請求項３】 前記探索波として超音波を、車両から反
   射体に照射する超音波照射手段を含むことを特徴とする
   請求項１記載の車両位置検出装置。
4. 【請求項４】 前記ドップラ検出用センサは複数設けら
   れ、 前記位置検出手段は、各ドップラ検出用センサからのド
   ップラ信号のレベルの比較に基づいて、車両位置を検出
   することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の
   車両位置検出装置。
5. 【請求項５】 前記ドップラ検出用センサは複数設けら
   れ、 前記位置検出手段は、各ドップラ検出用センサからのド
   ップラ信号の周波数の比較に基づいて、車両位置を検出
   することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の
   車両位置検出装置。
6. 【請求項６】 前記ドップラ検出用センサは複数設けら
   れ、 前記位置検出手段は、各ドップラ検出用センサからのド
   ップラ信号の初期位相の比較に基づいて、車両位置を検
   出することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載
   の車両位置検出装置。
7. 【請求項７】 前記複数のドップラ検出用センサを、選
   択的に１つずつ動作させる切換え手段を備えることを特
   徴とする請求項４〜６のいずれかに記載の車両位置検出
   装置。
8. 【請求項８】 前記複数設けられるドップラ検出用セン
   サとして、 切換え可能な複数の反射波受信手段と、 反射波受信手段を切換えながら、各反射波受信手段によ
   って受信される反射波からドップラ信号を抽出する抽出
   手段とを含むことを特徴とする請求項１〜７のいずれか
   に記載の車両位置検出装置。
9. 【請求項９】 前記複数のドップラ検出用センサは、ド
   ップラ信号の検出機能が補正可能であることを特徴とす
   る請求項４〜８のいずれかに記載の車両位置検出装置。
10. 【請求項１０】 前記複数のドップラ検出用センサは、
    車両の中心線に対して対称に配置されることを特徴とす
    る請求項４〜９のいずれかに記載の車両位置検出装置。
11. 【請求項１１】 前記位置検出手段は、ドップラ信号に
    ＦＦＴ演算処理を施し、演算結果に基づいて、反射体に
    対する車両の相対的な位置を検出することを特徴とする
    請求項１〜１０のいずれかに記載の車両位置検出装置。
12. 【請求項１２】 車両の走行速度に応答し、走行速度を
    基準として、予め定める相対速度範囲に対応するドップ
    ラ周波数帯域でドップラ検出用センサからの出力を選択
    し、前記位置検出手段にドップラ信号として与える可変
    フィルタを備えることを特徴とする請求項１〜１１のい
    ずれかに記載の車両位置検出装置。
13. 【請求項１３】 前記可変フィルタは、スイッチトキャ
    パシタフィルタであることを特徴とする請求項１２記載
    の車両位置検出装置。
14. 【請求項１４】 請求項１〜１３のいずれかに記載の車
    両位置検出装置を車両に搭載し、車両の走行経路に沿っ
    て予め設置される反射体に探索波を照射し、反射体によ
    る反射波を受信して車両位置を検出する方法であって、 走行経路方向に垂直な反射体の幅を、照射される探索波
    の広がりよりも大きくしておくことを特徴とする車両位
    置検出方法。