JPH113498A - 車両位置検出システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スペクトル拡散変調に用いられる拡散符号が
車両の左右に設けたアンテナに到達する時問的位相差よ
り、車両の進行方向に設定した基準位置に対する車両の
左右位置の絶対値を得ることで安定して車両誘導制御を
行う。 【解決手段】 車両に備えた送信用アンテナ１０２、車
両に備えた複数の受信用アンテナ１０３ａ，ｂ、道路上
の車両走行方向に沿って所定間隔で配置され、送信用ア
ンテナ１０２より送信された信号に基づいてスペクトラ
ム拡散変調信号を前記車両側に送信する路上側無線装置
２、路上側無線装置２より送信されたスペクトラム拡散
変調信号を複数の受信用アンテナ１０３ａ，ｂでそれぞ
れ受信させて入力し、受信信号から情報のスペクトル拡
散変調に使用された拡散符号を復調し、拡散符号の位相
差より自車両の位置を検出する車両側無線装置１備えて
いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は道路の進行方向に
沿って配置した路上側無線装置と車両に装着した車両側
無線装置とで通信を行い、路上における車両の位置を車
両側で検出させる車両位置検出システムに関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の装置として例えば特開平
７−３３４７８９号公報に開示された車両位置検出シス
テムがある。図９、図１０は車両側無線装置９、路上側
無線装置１０より構成された従来の車両位置検出システ
ムを示す構成図である。図９、において、１０１は発振
器、６０１は発振器１０１より発振された信号により搬
送波を励起電波に変調する変調器、１０２は変調器６０
１より出力された励起電波を図１０に示す路上側無線装
置１０側に送信する送信用アンテナ、６０８ａ，６０８
ｂは路上側無線装置１０より送信された電波を受信する
車両の左右の受信用アンテナ、６０２ａ，６０２ｂは受
信された電波を増幅して復調し、車両の位置標識信号等
を取り出す復調増幅器、６０３は取り出された位置標識
信号等に基づいて車両の走行制御等を行う制御処理部、
６０４は復調増幅器６０２ａ，６０２ｂの出力より受信
用アンテナ６０８ａと６０８ｂのいずれの方向の電界強
度が強いか測定する電界強度検知器、６０５は電界強度
検知器６０４の測定結果より電界強度の強いほうの受信
用アンテナで受信された電波を復調増幅した復調増幅器
６０２ａ，６０２ｂの出力を制御処理部６０３に選択さ
せる選択器である。車両側無線装置９より送信される励
起電波は路上側無線装置１０に対する電力の供給を目的
とするもので、比較的大きなエネルギーを有する電磁波
である。

【０００３】路上側無線装置１０は、車両間で励起電波
の送受信を行う送受信用アンテナ２０１、受信した励起
電波を変調して起電力に変換し、制御処理部６０７に給
電する変調器６０７より構成されている。なお、制御処
理部６０７は車両側無線装置９より励起電波を受信する
と、内部のメモリに蓄積された自己の位置情報（位置標
識信号）等を搬送波を送信用電波に変調し、送受信用ア
ンテナ２０１を通して車両側無線装置９に送信する。

【０００４】従来のシステムにおける路上側無線装置１
０は、車両側無線装置９より送信された励起電波を送受
信用アンテナ２０１で受信すると、変調器６０６に入力
させて起電力に変換する。この起電力が電源電力となっ
て制御処理部６０７に給電されると、制御処理部６０６
は内部のメモリーに蓄積してある情報で搬送波を変調器
６０６で変調し、電波にて送受信用アンテナ２０１で車
両側無線装置９に送信する。この情報は、路上側無線装
置１０が送信する電波と、他の無線装置が送信する電波
とを車両側無線装置９が区別できるようにするためのも
のである。また、情報としてその他の道路情報も追加し
て電波に乗せることもができる。

【０００５】制御処理部６０７は情報をメモリにより蓄
積することができ、この情報の更新は車両側無線装置９
より送信される励起電波に更新情報を含ませることによ
り実現する。励起電波は給電用搬送波と更新用情報信号
からなる。制御処理部６０６は最初に給電用搬送波で電
力が給電されて駆動し、その後更新用情報信号を受信し
てメモリの情報の更新を行う。

【０００６】路上側無線装置１０から送信される電波は
車両側無線装置９の受信用アンテナ６０８ａ，６０８ｂ
で受信されて各復調増幅器６０２ａ，６０２ｂで復調さ
れて位置標識信号等が取り出される。電界強度検知器６
０４は復調増幅器６０２ａ，６０２ｂの復調信号出力よ
り受信用アンテナ６０８ａ，６０８ｂのいずれの電界強
度が強いかを測定する。その測定結果により、選択器６
０５は電界強度の強い方の受信用アンテナで受信された
電波による復調信号を出力する復調増幅器６０２ａある
いは６０２ｂの出力を制御処理部６０３に選択させる。

【０００７】制御処理部６０３は、選択器６０５による
選択信号より車両の位置が路上側無線装置９に対して、
即ち現在走行中の車線に対して左奇りか右寄りかを判定
する。また、選択器６０５は電界強度が強い方の受信用
アンテナ１０３ａと１０３ｂから受信電波に基づく復調
信号を復調増幅器６０２ａもしくは６０２ｂより選択
し、より電界強度の強い方の受信アンテナで受信された
電波を復調する復調増幅器の出力を選択して路上側無線
装置１０からの情報とする。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来の車両側無線装置
及び路上側無線装置を用いた車両位置検出システムで
は、車両側の左右２つの受信アンテナで受信した路上側
無線装置からの電波の受信レベルの差では、車両が路上
側無線装置に対して左右どちら側に位置するかという大
まかな情報しか得られず、例えば、得られた情報により
車両誘導を行う場合に大まかな情報では正確な車両誘導
制御を行うのが困難であるという問題点があった。

【０００９】また、従来のシステムにおいて、路上側無
線装置より送信される電波は、車両側無線装置からの励
起電波による給電電力で送信されるため送信電力が弱く
ノイズの影響を受け易いという問題点があった。

【００１０】また、路上側無線装置は車両の中心付近に
あることが前提とされているため、車両のレーンの変更
時、進入、逸脱時など車両が道路中央にない場合に路上
側無線装置からの情報を受信できないという問題点があ
った。

【００１１】また、従来のシステムでは、路上側無線装
置に電力を供給するために、車両側無線装置は大きな送
信電力を必要とする。このような大きな送信電力に情報
信号を乗せた場合、他の車両に装着された車両側無線装
置に干渉等の影響を及ぼすという問題点があった。

【００１２】また、他の車両側無線装置は路上側無線装
置との識別は、電波に含まれる情報信号によってのみで
あるため、他の車両に装着された車両側無線装置による
励起電波の干渉などの影響下では、正確な情報が復調で
きず路上側無線装置の正確な識別ができないという問題
点があった。

【００１３】また、従来のシステムおいて、路上側無線
装置は車両側無線装置から励起電波による電力供給に対
して反応する仕組みをとっており、電力供給に失敗する
と反応が原理的に不可能で、これは例えば、車両誘導を
不可能にしてしまうという問題点があった。

【００１４】また、従来のシステムでは車両側無線装置
の受信用アンテナは最大利得の得られる方向を車両の真
下に決めており、例えば、車両が道路脇に寄った場合あ
るいは車線を変更する場合など、路上側無線装置の送信
する電波が受信できないという問題点があった。

【００１５】また、従来のシステムでは初めに励起電波
で電力を路上側無線装置に供給するだけなので、車両が
低速走行した場合に路上側無線装置を通過途中で送信す
るため電力が無くなり通信が途絶えてしまう問題点があ
った。

【００１６】更に、従来のシステムでは車両の速度によ
って生じる周波数のドップラーシフトの影響を考慮した
ものではなく、例えばシステムを高速道路など車速の速
い道路に設置した場合、ドップラーシフトの影響のため
情報の通信は正確に行うことができず、例えば、路上側
無線装置の情報の更新、車両側無線装置９が行う路上側
無線装置１０の識別ができなくなるという問題点があっ
た。

【００１７】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、スペクトル拡散変調に用いられ
る拡散符号が車両の左右に設けたアンテナに到達する時
問的位相差より、車両の進行方向に設定した基準位置に
対する車両の左右位置の絶対値を得ることで安定して車
両誘導制御を行うことができる車両位置検出システムを
得ることを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る車両位置
検出システムは、車両に備えた複数の受信用アンテナ
と、これら受信用アンテナにより前記車両の進行方向に
沿ってスペクトル拡散変調信号を受信すると共に、受信
信号から情報のスペクトル拡散変調に使用された拡散符
号を復調し、これら拡散符号の位相差より自車両の位置
を検出する車両側無線通信手段を備えたものである。

【００１９】請求項２に係る車両位置検出システムは、
車両に備えたスペクトラム拡散信号送信用の送信用アン
テナと、前記車両に備えた複数の受信用アンテナと、道
路上の車両走行方向に沿って所定間隔で配置され、前記
送信用アンテナより送信されたスペクトラム拡散変調信
号を前記車両側に反射させる反射体と、この反射体によ
り反射されたスペクトラム拡散変調信号を前記複数の受
信用アンテナでそれぞれ受信させて入力し、受信信号か
ら情報のスペクトル拡散変調に使用された拡散符号を復
調し、これら拡散符号の位相差より自車両の位置を検出
する車両側無線通信手段を備えたものである。

【００２０】請求項３に係る車両位置検出システムは、
スペクトル拡散変調信号を送信する路上側無線通信手段
を道路の車両進行方向に沿って設置したものである。

【００２１】請求項４に係る車両位置検出システムは、
車両側無線通信手段は送信用アンテナを備え、この送信
用アンテナより路上無線通信手段に車両が近接したこと
を認識させる認識信号を送信し、前記路上無線通信手段
より道路情報をスペクトル拡散変調させて送信させるも
のである。

【００２２】請求項５に係る車両位置検出システムにお
ける路上無線通信手段は、外部より情報を書き込めるメ
モリに道路情報を記憶し、車両側無線通信手段からの認
識信号に基づいてメモリより道路情報を読み出すもので
ある。

【００２３】請求項６に係る車両位置検出システムは、
路上側無線通信手段は道路情報をスペクトル拡散変調し
送信し、車両側無線通信手段は前記送信されたスペクト
ル拡散変調信号を受信して逆拡散し道路情報を復調する
ものである。

【００２４】請求項７に係る車両位置検出システムにお
ける車両側無線通信手段は、復調された拡散符号の違い
から車線、位置、情報を認識するものである。

【００２５】請求項８に係る車両位置検出システムにお
ける路上側無線通信手段は、電源電圧を太陽電池より得
た電気エネルギーを充電するバッテリーから供給されも
のである。

【００２６】請求項９に係る車両位置検出システムは、
車両側無線通信手段に備えた受信用アンテナの電波放射
面を斜め方向に向けたものである。

【００２７】請求項１０に係る車両位置検出システムに
おける車両側無線通信手段は、車速で生じる周波数のド
ップラーシフトによる影響を取り除くために拡散符号の
復調にＩ／Ｑ検波を用いたものである。

【００２８】請求項１１に係る車両位置検出システムに
おける車両側無線通信手段は、車速で生じる周波数のド
ップラーシフトによる影響下においても路上側無線通信
手段からの情報の受信を可能にするために復調した拡散
符号の周波数及び位相を内部で発生した拡散符号の周波
数及び位相に追従させる追従手段を用いたものである。

【００２９】請求項１２に係る車両位置検出システムに
おける追従手段は、車両の高速時の位置検出に対応させ
るために、復調した拡散符号と内部で発生した拡散信号
との同期を取るディジタルの相関手段を用いたものであ
る。

【００３０】請求項１３に係る車両位置検出システムに
おける追従手段は、同期がとられた拡散符号を用いて受
信用アンテナで受信されたスペクトル拡散信号を復調
し、スペクトル拡散にされた情報の逆拡散を行い、情報
を復調するものである。

【００３１】

【発明の実施の形態】

実施の形態１．次に、この発明の一実施の形態を図につ
いて説明する。図１は本実施の形態に係る車両位置検出
システムにおける車両側無線装置１の構成図である。ま
た図２は本実施の形態に係る路上側無線装置（路上側無
線通信手段）２の構成図である。図１において、１０１
は所定搬送波からなる電波を発振する発振器、１０２は
発振器１０１より発振された電波を路上側に送信する送
信用アンテナ、１０３ａ，１０３ｂは車両の左右に取り
付けられ、路上側無線装置でスペクトル拡散変調されて
電波に乗せられて送信された位置標識信号等の道路情報
を受信する受信用アンテナ、１０４ａ，１０４ｂは受信
用アンテナ１０３ａ，１０３ｂで受信された信号よりス
ペクトル拡散に使われた拡散符号を復調する拡散符号復
調器、１０５ａ，１０５ｂは拡散符号復調器１０４ａ，
１０４ｂで復調された拡散符号を捕捉追跡する拡散符号
捕捉追跡器、１０６ａ，１０６ｂは受信用アンテナ１０
３ａ，１０３ｂで受信された信号を、拡散符号捕捉追跡
部１０５ａ，１０５ｂで再生した拡散符号で逆拡散を行
い道路情報の復調を行う逆拡散情報復調器、１０７は拡
散符号捕捉追跡器１０６ａ，１０６ｂで捕捉された拡散
符号の位相差を検出する符号位相差検出器、１０９は符
号位相差検出器１０７で検出された位相差で車両の進行
方向に対する路上側無線装置の左右のずれを計算する距
離演算器、１０８は逆拡散情報復調器１０６ａ，１０６
ｂで復調された情報を処理して受信電波に含まれていた
各種情報を取り出す受信情報処理器である。

【００３２】また、路上側無線装置２において、２０１
は車両側無線装置１との間で電波の送受信を行う送受信
用アンテナ、２０２は送受信用アンテナ２０１で受信さ
れた電波の受信レベルを検出するレベル検出器、２０３
はレベル検出器２０２により一定値以上のレベルの電波
を検出すると、メモリー２０４に蓄積された位置標識信
号等の道路情報をスペクトル拡散変調器２０５に読み出
させる制御処理部である。スペクトル拡散変調器２０５
は読み出された情報をスペクトル拡散変調し、送受信用
アンテナ２０１で電波にて車両側無線装置１に送信す
る。

【００３３】次に本実施の形態の動作について説明す
る。車両は車両側無線装置１（車両側無線通信手段）に
内蔵した発振器１０１より発振した路上側無線装置２の
呼び出し用の電波を、送信用アンテナ１０２で道路上に
放射しながら走行する。

【００３４】路上側無線装置２は送受信用アンテナ２０
１で電波を受信、レベル検出器２０２で受信レベルが設
定値より大きい電波を検出すると、車両側無線装置１を
搭載した車両が近づいたと判断する。その後、レベル検
出器２０２は検出信号により制御処理部２０３を起動
し、メモリー２０４に蓄積されている位置標識信号等の
道路情報等を読み出してスペクトル拡散変調器２０５に
入力する。スペクトル拡散変調器２０５は読み出された
情報をスペクトル拡散変調を行い電波にて送受信用アン
テナ２０１で送信する。尚、受信電波のレベル検出は、
例えば、バンドパスフィルタ一で車両側無線装置１が送
信する電波より変調された搬送波だけを取り出した後、
ダイオードで包絡線を検波することで実現できる。

【００３５】路上側無線装置２より送信されたスペクト
ル拡散変調の電波は、車両側無線装置１の受信用アンテ
ナ１０３ａ，１０３ｂで受信された後に、拡散符号変調
器１０４ａ，１０４ｂに入力され、受信された電波から
スペクトル拡散に使われた拡散符号の復調を行って拡散
符号捕捉追跡器１０５ａ，１０５ｂで受信した拡散符号
を捕捉し、更にこの捕捉された拡散符号と拡散符号捕捉
追跡器１０５ａ，１０５ｂの内部でそれぞれ生成してい
る拡散符号との捕捉追跡を行う。

【００３６】逆拡散情報復調器１０６ａ，１０６ｂでは
受信用アンテナ１０３ａ，１０３ｂで受信された信号
を、拡散符号捕捉追跡部１０５ａ，１０５ｂで再生した
拡散符号で逆拡散を行い情報の復調を行う。復調された
情報は受信情報処理部１０８に送られる。

【００３７】拡散符号捕捉追跡器１０５ａ，１０５ｂで
再生された拡散符号は符号位相差検出器１０７に送ら
れ、２つの拡散符号の位相差が検出される。距離演算器
１０９は位相差により車両の進行方向に対する路上側無
線装置２に対する左右のずれを計算し、例えば車両の自
動ステアリング制御を行う。

【００３８】車両は電波を送信しながら走行するわけで
あるが、この電波は路上側無線装置２に電力を供給する
ことを目的とせず車両の接近を認識させる目的であるた
め、車両側無線装置１の送信電力は非常に弱くてすむ。

【００３９】ここでは、例えば、路上中央に２ｍ間隔に
進行方向に路上側無線装置２を配置した場合、複数の路
上側無線装置２が同時に応答しないようにするために
は、送信用アンテナ１０２の放射パターンは進行方向に
対して前後１ｍをカバーすればよい。横方向に対する放
射パターンは車両が道路上どの位置にあっても、路上側
無線装置２を呼び出すことができるように、道路幅をカ
バーする放射パターンにする。

【００４０】道路幅の方向のみ放射パターンを広くする
には、例えば、複数のアンテナを組み合わせて実現する
方法もある。この場合、複数のアンテナを用いた場合、
複数のアンテナでアンテナアレイを構成してしまい、ア
ンテナの放射電界強度が大幅に減少する方向が発生する
おそれがある。これを回避するために、例えば、複数の
アンテナを時分割で切り替える方法がある。

【００４１】路上側無線装置２は一定値以上のレベルの
電波を検出すると、メモリー２０４に蓄積された情報を
スペクトル拡散変調器２０５でスペクトル拡散変調をし
て送信するが、このときの車両が送信する電波の搬送波
と異なる周波数の搬送波を変調する。車両が送信する電
波と同一の周波数では路上側無線装置２が送信した信号
を自身の回路でレベル検波してしまい車両の接近を誤動
作をするおそれがあるからである。

【００４２】路上側無線装置２が情報を送信する際に、
スペクトル拡散変調器２０５の変調方式は送信する情報
をＤＰＳＫ変調のスペクトル拡散とする。車両側での情
報の復調は、例えばディジタルの相関器を用いて行う。
復調の方法としては、一定の周期で繰り返される拡散符
号を用いて、情報の１ｂｉｔは拡散符号の周期長の正数
倍の周期とする。これにより拡散符号捕捉追跡器１０５
ａ，１０５ｂ内部のディジタル相関器の出力は、情報の
値により相関量の符号が反転するため、相関量の符号よ
り情報を復調できる。

【００４３】路上側無線装置２は確実に情報を送信でき
ようにするために、路上側無線装置２に供給する電源電
圧を例えば地中に配した電源ライン２０６から供給す
る。電源ライン２０６は電源を供給するだけではなく、
電源ライン２０６に情報伝達手段を追加する事もでき
る。また、電源ラインそのものに例えば電力線搬送方式
で情報をのせる事も可能である。この情報は路上側無線
装置２のメモリー情報の更新、路上側無線装置２の動作
チェツク等に使用できる。この情報には道路勾配、制限
速度の他に渋滞情報や道路周辺の天候情報等を含ませる
ことができる。

【００４４】路上側無線装置２が送信する電波は、車両
側に取り付けられた２つの受信用アンテナ１０３ａ，１
０３ｂで受信される。このとき車両が道路のどの位置に
いても路上側無線装置２の信号を受信するために、受信
用アンテナ１０３ａ，１０３ｂの指向性の向きを受信用
アンテナ１０３ａ，１０３ｂの中央真下の路面に向け
る。

【００４５】また、路上側無線装置２の送受信用アンテ
ナ２０１の指向性は路面に対して垂直とする。このよう
な指向性にすることにより、例えば、路上側無線装置２
が受信用アンテナ１０３ａ，１０３ｂを車両の前面両端
に配置され、また路上無線装置２が車両の中央真下に配
置された場合に、路上側無線装置２の送受信用アンテナ
２０１の方向性利得は悪いが、車両側の受信用アンテナ
１０３ａ，１０３ｂでは最大利得で受信される。

【００４６】また、車両側の受信用アンテナ１０３ａ，
１０３ｂのどちらかのアンテナの真下に路上側無線装置
２がある場合、受信用アンテナ１０３ａ，１０３ｂでは
方向性利得は悪いが、路上側無線装置２の送受信用アン
テナ２０１は最大利得で送信できる。また、受信用アン
テナ１０３ａ，１０３ｂの間の路上に路上側無線装置２
の送受信用アンテナ２０１が位置するような場合、位置
によらずほぼ一定の送信電力で通信できる特長がある。

【００４７】図３は拡散符号復調器１０４ａ，ｂに含ま
れるＩ／Ｑ検波器３の構成を示したブロック図である。
図において、３０２ａは受信用アンテナ１０３ａで受信
された電波による信号入力３０１を局部発振器３０４で
発振された搬送波により復調してＩ出力信号３０５ａを
ディジタル信号にて出力する復調器、３０３は局部発振
器３０４で発振された局部発振信号を９０度位相を進め
る位相器、３０２ｂは入力信号３０１を９０度位相をず
らした局部発振信号で復調してＱ出力信号３０５ｂをデ
ィジタル信号にて出力する復調器である。

【００４８】次に、Ｉ／Ｑ検波器３の動作について説明
する。受信用アンテナ１０３ａ，１０３ｂで受信された
信号は、拡散符号復調器１０４ａ，１０４ｂで復調され
るが、このとき内蔵されているＩ／Ｑ検波器の復調器３
０２ａでＩ出力信号３０５ａに復調される。Ｉ／Ｑ検波
器３とは局部発振器３０４で発振される局部発振信号の
他に移相器３０３で９０度位相のずらした局部発振信号
を用いて復調器３０２ｂで復調を行い、Ｉ出力信号３０
５ａ，Ｑ出力信号３０５ｂをディジタル信号にて出力す
るものである。

【００４９】Ｉ／Ｑ検波器３を用いると復調のための局
部発振器３０４の局部発振信号の位相と受信信号の搬送
波の位相とがずれていても受信搬送波の受信が可能とな
る。これは、車両走行中のドップラーシフトの影響によ
る受信電波の搬送波の位相変位にも対応できることを特
長としている。

【００５０】図４は図１に示す拡散符号捕捉追跡器１０
５ａ，ｂの構成を示すブロック図である。図において４
０１ａ，４０１ｂはＩ出力信号３０５ａ、Ｑ出力信号３
０５ｂをＩ入力信号、Ｑ入力信号としてそれぞれ入力
し、拡散符号発生器４０５が生成する拡散符号との相関
値を出力するＩ信号用のディジタル符号相関器、Ｑ信号
用のディジタル符号相関器、４０２はＩ信号用のディジ
タル符号相関器４０１ａとＱ信号用のディジタル符号相
関器４０２ａのそれぞれより相関値を入力して相関値の
絶対値を取り和を求める演算器、４０３は演算器４０２
で求めた和とサンプル値とを比較し、演算結果がサンプ
ル値以上の時に相関パルスを発生する比較器、４１２は
比較器４０３より相関パルスが発生しない時は基準電源
４１３側に切り替わり、相関パルスが発生した時は後述
するディレイ・ロックド・ループの一部を構成する引算
器４１１の出力側に切り替わるスイッチ４１２、４０７
はスイッチ４１２の出力信号の低域周波数成分を通過さ
せてＶＣＯ４０６に電圧制御信号を入力させる低域通過
フィルタである。

【００５１】ディレイ・ロックド・ループは、ＶＣＯ４
０６の出力に基づきく拡散符号とこの拡散符号より１ビ
ットずれた拡散符号を発生する拡散符号発生器４０５、
各拡散符号に受信アンテナ１０３ａで受信されたスペク
トル拡散符号を乗算する乗算器４１４ａ，４１４ｂ、各
乗算器４１４ａ，４１４ｂの出力の所定周波数帯域を通
過させる帯域通過フィルタ４０８ａ，４０８ｂ、フィル
タ出力を増幅する増幅器４０９ａ，４０９ｂ、増幅出力
より拡散符号の包絡線部分を検出して信号レベルを検出
する包絡線検波器４１０ａ，４１０ｂ、各包絡線検波器
４１０ａ，４１０ｂの出力を引き算する引算器４１１、
上記で説明した低域通過フィルタ４０７で構成されてい
る。ディレイ・ロックド・ループの役割は、受信アンテ
ナで受信したスペクトル拡散の拡散符号と内部で生成し
た拡散符号の捕捉追跡ループであり、拡散符号の１ビッ
ト以内の高精度な追跡をするものである。

【００５２】次に、拡散符号捕捉追跡器１０５ａ，１０
５ｂの動作の概要について説明する。Ｉ／Ｑ検波器の出
力３０５ａ，３０５ｂはそれぞれ拡散符号捕捉追跡器１
０５ａ，１０５ｂのディジタル符号相関器４０１ａ，ｂ
に入力され、拡散符号発生器４０５が生成する拡散符号
との相関値を出力し演算器４０２でＩ入力とＱ入力の相
関値の絶対値をそれぞれ取り和を求める。

【００５３】この操作により、例えば車両走行中のドッ
プラーシフトの影響により搬送波に位相変位が起こった
としても、常にほぼ一定の相関値が得られる。しかし、
例えば、数学的に厳密に相関値を得るならば、ディジタ
ル符号相関器４０１ａ，ｂの出力の２乗をとり、その和
を取った後に平方根を求める手段を用いても良い。

【００５４】演算器４０２の出力は比較器４０３によっ
てサンプル値４０４と比較され、演算結果がサンプル値
以上であれば相関パルスを発生する。これは拡散符号の
捕捉にあたり、相関パルスの立ち上がりで拡散符号を捕
捉したこととなる。この捕捉は、例えば、拡散符号のチ
ップレートを５０ＭＨｚ、符号長を２５５チップとする
と５.１マイクロ秒で拡散符号の１周期が繰り返される
わけであり、最高でも５.１マイクロ秒で捕捉が可能で
ある。車両が高速道路で高速走行中に路上側無線装置に
よる誘導であっても、路上側無線装置２を通過する僅か
な時間に車両位置の計測、情報の通信を行うためには、
このディジタル符号相関器４０１ａ，４１０ｂを用いる
ことは非常に有効である。

【００５５】比較器４０３の出力はスイッチ４１２に連
動しており、比較器４０３からの相関パルスが入力され
た時は基準電圧４１３側に、相関パルスが入力されない
時は引き算器４１１の出力に切り替わる。このスイッチ
４１２の出力は低域通過フィルタ４０７を通してＶＣＯ
４０６に供給する電圧を制御しており、拡散符号の捕捉
前は基準電圧４１３により一定のクロック速度でＶＣＯ
４０６を発振させておき、相関パルスの入力で追跡の制
御電圧の出力である引き算器４１１の出力に切り替え
る。

【００５６】この結果、受信用アンテナ１０３ａ、１０
３Ｂで受信したスペクトル拡散の拡散符号と内部で生成
した拡散符号の捕捉追跡ループであるディレイ・ロック
ド・ループが形成される。

【００５７】この車両位置検出システムにおいては、車
両側無線装置１を搭載した車両が路上側無線装置２を通
過した際に、受信するスペクトル拡散の拡散符号の位相
は車両の位置によって変化するが、ディレイ・ロックド
・ループを適用した拡散符号捕捉追跡器１０５，１０５
ｂを用いることで、拡散符号の位相の変化を高精度に追
跡でき、常に高精度の測距及び、車両側無線装置１と路
上側無線装置２と間での確実な通信を実現できる特長が
ある。

【００５８】ここで最終的に、各拡散符号捕捉追跡器１
０５ａ，１０５ｂの拡散符号発生器４０５より出力され
て波形整形された各拡散符号は符号位相検出器１０７に
送られ、受信用アンテナ１０３ａ，１０３ｂで受信され
たそれぞれの拡散符号との位相差を比較する。符号位相
検出器１０７は例えば、それぞれの符号のＥｘ（エキス
クルシブ）ＯＲをとり、その平均電力を求めることで実
現できる。

【００５９】２つの符号の波形が完全に同位相の場合
は、平均電力は０となり、完全に反転した符号の場合は
最大の平均電力が得られる。拡散符号に例えばＭ系列の
ＰＮ符号を用いた場合あるいは１チップ以上位相がずれ
た場合、位相比較器１０７は互いに反転したＰＮ符号が
完全に一致した場合に得られる電力の半分の値を出す。
１チップ以内での位相のずれにより電力が線形的に増加
していき、電力の値より位相差を知ることができる。

【００６０】さらに、送受信用アンテナ２０１が受信用
アンテナ１０３ａ，１０３ｂのどちら寄っているかを判
定するために、意図的に１／２チップ正負に位相をずら
した２つの拡散符号との位相比較を行う。これは、例え
ば拡散符号捕捉追跡器１０５ａが追跡中の拡散符号より
正負のそれぞれに１／２チッブ位相をずらした拡散符号
を生成し、符号位相検出器１０７はそれぞれの拡散符号
と拡散符号捕捉追跡部１０５ｂが生成する拡散符号の位
相差を計算、それぞれの値の差をとることで判定でき
る。

【００６１】以上のような判定操作を行うことにより、
図５に示した特性が得られる。また、図６に示したよう
に、送受信用アンテナ２０１が受信用アンテナ１０３
ａ，１０３ｂの中点にある時は出力Ａは０となり、受信
用アンテナ１０３ａに近いときは出力Ａは負の値、受信
用アンテナ１０３ｂに近いとときは出力Ａは正の値を出
力する。ここでＬは受信用アンテナ１０３ａ，ｂの間隔
であり、出力Ａは次式で与えられる。

【００６２】Ａ＝Ｆ（△・Ｃ／（ｆ‐Ｌ）） ここで、Ｆ（・）は図６における路上側無線設備の位置
と符号位相差検出器１０７の出力との関係を示す示す関
数であり、Ｃは光速、ｆは拡散符号のチップレート、△
は拡散符号の１チップを表す単位である。

【００６３】距離演算器１０９は符号位相差検出器１０
７の出力より、図６に示した関数を用いて送受信用アン
テナ２０１の位置を逆算し、車両の路上側無線装置２か
らのずれを検出するものである。距離演算器１０９は車
両位置の計算をリアルタイムで行うために、例えば図６
に示し関数をもとに路上側無線設備２の位置と符号位相
差検出器１０７の出力との関係を表にしてメモリー上に
保持し、符号位相差検出器１０７の出力により路上側無
線設備２の位置をメモリーより照合する方式をとること
もできる。

【００６４】逆拡散情報復調器１０６ａ，１０６ｂは拡
散符号捕捉追跡器１０５ａ，１０５ｂでそれぞれ生成し
た拡散符号を用いて、路上側無線装置２の変調器２０５
でスペクトル拡散された情報の逆拡散を行いデータを復
調する。逆拡散は一般に用いられるスペクトル拡散の逆
拡散技術であり説明は省く。逆拡散情報復調器１０６
ａ，１０６ｂは拡散符号と拡散された情報を入力するこ
とにより情報が出力される。得られた情報は受信情報処
理器１０８に送られ、ここで路上側無線装置２からの情
報を解析し、車両誘導、ドライバーヘの指示に用いられ
る。

【００６５】実施の形態２．図７は本発明の実施の形態
２に係る車両位置検出システムにおける路上側無線装置
７の構成を示すブロック図である。本実施の形態におけ
る制御処理部２０３は、電源ラインより電源電圧が供給
されるのに代えて太陽電池５０１で充電されたバッテリ
ー５０２より電源電圧が供給される。

【００６６】この結果、路上側無線装置７は地中にケー
ブルを埋設して外部より電源電圧の供給を受ける必要が
無く、装置単体で電波の送受信機能を果たすことができ
る。路上側無線装置７に内蔵されたメモリー２０４のデ
ータ更新は、例えば路面において路上側無線装置７に近
接させた外部無線装置より発振された２進信号に基づく
２進オンオフ・キーイングによってレベル検波器２０２
をオンオフして行う。

【００６７】実施の形態３．図８は本発明の実施の形態
３に係る車両位置検出システムにおけるの車両側無線装
置８の構成を示す図である。図において、１０１は実施
の形態１で示した発振器であり、１０２は実施の形態１
で示した送信用アンテナであり、５０３は電波を反射す
る反射板であり、５０２はスペクトル拡散を行う変調器
である。また、車両側無線装置８は実施の形態１で示し
た受信用アンテナ１０３ａ，１０３ｂ、拡散符号復調器
１０４ａ，１０４ｂ、拡散符号捕捉追跡器１０５ａ，１
０５ｂ、符号位相差検出器１０７、距離演算器１０９よ
り構成される。

【００６８】車両は発振器１０１で発振され、変調器５
０２でスペクトル拡散された電波を送信用アンテナ１０
２で路上に送信しながら走行する。路上の所定の位置間
隔で設置した反射板５０１は、送信用アンテナ１０２か
ら送信された電波を到来方向以外にも散乱して反射する
ことができる反射板であり、送信用アンテナ１０２が発
射した電波を車両側無線装置８の受信用アンテナ１０３
ａ，１０３ｂに反射する。このとき、反射板５０１は、
電波の散乱方向を他の車両に干渉等の影響を与えないよ
うに全方向の散乱をするのではなく、到来方向に集中す
るように散乱するものを選択するのが望ましい。

【００６９】反射した電波が受信用アンテナ１０３ａ，
１０３ｂで受信された後の処理は実施の形態１と同様で
ある。本実施の形態では路上側装置に電力を供給するこ
となく車両の位置を検出できるという特長を持つ。

【００７０】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、車両に備えた
複数の受信用アンテナと、これら受信用アンテナにより
前記車両の進行方向に沿ってスペクトル拡散変調信号を
受信すると共に、受信信号から情報のスペクトル拡散変
調に使用された拡散符号を復調し、これら拡散符号の位
相差より自車両の位置を検出する車両側無線通信手段を
備えたので、車両の進行方向に対するマーカーからの左
右の位置の絶対値を得ることができるため車両誘導の安
定した制御を実現できるという効果がある。

【００７１】請求項２の発明によれば、車両に備えたス
ペクトラム拡散信号送信用の送信用アンテナと、前記車
両に備えた複数の受信用アンテナと、道路上の車両走行
方向に沿って所定間隔で配置され、前記送信用アンテナ
より送信されたスペクトラム拡散変調信号を前記車両側
に反射させる反射体と、この反射体により反射されたス
ペクトラム拡散変調信号を前記複数の受信用アンテナで
それぞれ受信させて入力し、受信信号から情報のスペク
トル拡散変調に使用された拡散符号を復調し、これら拡
散符号の位相差より自車両の位置を検出する車両側無線
通信手段を備えたので、路上設備を反射板とし、スペク
トル拡散した電波を車両側無線装置から送信し、反射波
を車両側無線通信手段で受信することにより、路上側に
電力の供給を必要とする無線通信手段を設置することな
く安価な車両の位置検出ができるという効果がある。

【００７２】請求項３の発明によれば、スペクトル拡散
変調信号を送信する路上側無線通信手段を道路の車両進
行方向に沿って設置したので、他の無線通信手段よりの
電波による干渉の影響を受けずに路上側無線通信手段と
車両側無線通信手段との通信を行えるという効果があ
る。

【００７３】請求項４の発明によれば、車両側無線通信
手段は送信用アンテナを備え、この送信用アンテナより
路上無線通信手段に車両が近接したことを認識させる認
識信号を送信し、前記路上無線通信手段より道路情報を
スペクトル拡散変調させて送信させようにしたので、車
両側無線通信手段は微少な電力で電波の送信が可能とな
ると共に、車両が近づいた場合確実に路上無線通信手段
より情報を送信できる効果がある。また、請求項１の車
両側無線通信手段と組み合わせることにより、スペクト
ル拡散技術を用いた高精度の測距及び干渉に強い通信が
実現できるという効果がある。

【００７４】請求項５の発明によれば、路上無線通信手
段は、外部より情報を書き込めるメモリに道路情報を記
憶し、車両側無線通信手段からの認識信号に基づいてメ
モリより道路情報を読み出すようにしたので、通行車両
に対して必要な情報を適宜更新して与えることができる
という効果がある。

【００７５】請求項６の発明によれば、路上側無線通信
手段は道路情報をスペクトル拡散変調し送信し、車両側
無線通信手段は前記送信されたスペクトル拡散変調信号
を受信して逆拡散し道路情報を復調するようにしたの
で、他の無線機器からの電波による干渉の影響を受けず
に路上側無線通信手段と車両側無線通信手段との間で通
信を行えるという効果がある。

【００７６】請求項７の発明によれば、車両側無線通信
手段は、復調された拡散符号の違いから車線、位置、情
報を認識するようにしたので、例え車線によって異なる
拡散符号を路上側無線通信手段が用いることになっても
隣車線からの干渉を完全に除去して情報を受信できると
いう効果がある。

【００７７】請求項８の発明によれば、路上側無線通信
手段は、電源電圧を太陽電池より得た電気エネルギーを
充電するバッテリーから供給するようにしたので、安定
した電力供給のもとに路上側無線通信手段は送受信動作
を行えるという効果がある。

【００７８】請求項９の発明によれば、車両側無線通信
手段に備えた受信用アンテナの電波放射面を斜め方向に
向けるようにしたので、車両が車幅方向の位置に奇ら
ず、路上のほぽ全域にわたって路上側無線通信手段から
の電波を受信できるという効果がある。

【００７９】請求項１０の発明によれば、車両側無線通
信手段は、車速で生じる周波数のドップラーシフトによ
る影響を取り除くために拡散符号の復調にＩ／Ｑ検波を
用いたので、高速走行時においても確実に車両側無線通
信手段に情報の伝送ができるという効果がある。

【００８０】請求項１１の発明によれば、車両側無線通
信手段は、車速で生じる周波数のドップラーシフトによ
る影響下においても路上側無線通信手段からの情報の受
信を可能にするために復調した拡散符号の周波数及び位
相を内部で発生した拡散符号の周波数及び位相に追従さ
せる追従手段を用いたので、車速で生じるドップラーシ
フトの影響下においても確実に情報の復調を行えるとい
う効果がある。

【００８１】請求項１２の発明によれば、追従手段は、
車両の高速時の位置検出に対応させるために、復調した
拡散符号と内部で発生した拡散信号との同期を取るディ
ジタルの相関手段を用いたので、路上側無線通信手段を
車両が高速で通過する場合においても、瞬時にスペクト
ル拡散の拡散符号が捕捉でき確実に位置検出を行うこと
ができるという効果がある。

【００８２】請求項１３の発明によれば、追従手段は、
同期がとられた拡散符号を用いて受信用アンテナで受信
されたスペクトル拡散信号を復調し、路上側無線通信手
段でスペクトル拡散にされた情報の逆拡散を情報を復調
するようにしたので、車両が高速で路上無線通信手段を
通過する場合でも同期の追跡ができ位置検出が高精度に
行うことができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態１による車両位置検出シ
ステムの車両側無線装置を示す構成図である。

【図２】 本発明の実施の形態１による車両位置検出シ
ステムの路上側無線装置を示す構成図である。

【図３】 従来のＩ／Ｑ検波器を示す構成図である。

【図４】 本発明の拡散符号同期捕捉追跡器を示す構成
図である。

【図５】 符号位相差検出器の出力特性を示す図であ
る。

【図６】 車両受信アンテナと路上側無線装置の位置に
よる符号位相差検出器の出力特性を示す図である。

【図７】 本発明の実施の形態２による車両位置検出シ
ステムの路上側無線装置を示す構成図である。

【図８】 本発明の実施の形態３による車両位置検出シ
ステムを示す構成図である。

【図９】 従来の車両位置検出システムの車両側無線装
置を示す構成図である。

【図１０】 従来の車両位置検出システムの路上側無線
装置を示す構成図である。

【符号の説明】

１，８ 車両側無線装置、１０１ 発振器、１０２ 送
信用アンテナ、１０３受信用アンテナ、１０４ 拡散符
号復調器、１０５ 拡散符号捕捉追跡器、１０６ 逆拡
散情報復調器、１０７ 符号位相差検出器、１０８ 受
信情報処理器、１０９ 距離演算器、２，７ 路上側無
線装置、２０１ 送受信用アンテナ、２０２ レベル検
出器、２０３ 制御処理部、２０４ メモリ、２０５
スペクトル拡散変調器、３ Ｉ／Ｑ検波器、４０１ デ
ィジタル符号相関器、５０１太陽電池、５０２ バッテ
リー、５０３ 反射板。

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車両に備えた複数の受信用アンテナと、
   これら受信用アンテナにより前記車両の進行方向に沿っ
   てスペクトル拡散変調信号を受信すると共に、受信信号
   から道路情報のスペクトル拡散変調に使用された拡散符
   号を復調し、これら拡散符号の位相差より自車両の位置
   を検出する車両側無線通信手段とを備えたことを特徴と
   する車両位置検出システム。
2. 【請求項２】 車両に備えたスペクトラム拡散信号の送
   信用アンテナと、前記車両に備えた複数の受信用アンテ
   ナと、道路上の車両走行方向に沿って所定間隔で配置さ
   れ、前記送信用アンテナより送信されたスペクトラム拡
   散変調信号を前記車両側に反射させる反射体と、この反
   射体により反射されたスペクトラム拡散変調信号を前記
   複数の受信用アンテナでそれぞれ受信させて入力し、受
   信信号から道路情報のスペクトル拡散変調に使用された
   拡散符号を復調し、これら拡散符号の位相差より自車両
   の位置を検出する車両側無線通信手段を備えたことを特
   徴とする車両位置検出システム。
3. 【請求項３】 スペクトル拡散変調信号を送信する路上
   側無線通信手段を道路の車両進行方向に沿って配置した
   ことを特徴とする請求項１に記載の車両位置検出システ
   ム。
4. 【請求項４】 車両側無線通信手段は送信用アンテナを
   備え、この送信用アンテナより路上無線通信手段に車両
   が近接したことを認識させる認識信号を送信し、前記路
   上無線通信手段より道路情報をスペクトル拡散変調させ
   て送信させることを特徴とする請求項１または３に記載
   の車両位置検出システム。
5. 【請求項５】 路上側無線通信手段は、外部より情報を
   書き込めるメモリに道路情報を記憶し、車両側無線通信
   手段からの認識信号に基づいてメモリより道路情報を読
   み出すことを特徴とするに請求項３または４記載の車両
   位置検出システム。
6. 【請求項６】 路上側無線通信手段は道路情報をスペク
   トル拡散変調し送信し、車両側無線通信手段は前記送信
   されたスペクトル拡散変調信号を受信して逆拡散し道路
   情報を復調することを特徴とする請求項３ないし５のい
   ずれかに記載の車両位置検出システム。
7. 【請求項７】 車両側無線通信手段は、復調された拡散
   符号の違いから車線、位置、情報を認識することを特徴
   とする請求項１、３ないし６のいずれかに記載の車両位
   置検出システム。
8. 【請求項８】 路上側無線通信手段は、電源電圧を太陽
   電池より得た電気エネルギーを充電するバッテリーから
   供給されることを特徴とする請求項１、３ないし７のい
   ずれかに記載の車両位置検出システム。
9. 【請求項９】 車両側無線通信手段に備えた受信用アン
   テナの電波放射面を前方及び左右の斜め方向に向けたこ
   とを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の車
   両位置検出システム。
10. 【請求項１０】 車両側無線通信手段は、車速で生じる
    周波数のドップラーシフトによる影響を取り除くために
    拡散符号の復調にＩ／Ｑ検波を用いたことを特徴とする
    請求項１ないし９のいずれかに記載の車両位置検出シス
    テム。
11. 【請求項１１】 車両側無線通信手段は、車速で生じる
    周波数のドップラーシフトによる影響下においても路上
    側無線通信手段からの情報の受信を可能にするために、
    復調された拡散符号の周波数及び位相を内部で発生した
    拡散符号の周波数及び位相に追従させる追従手段を用い
    たことを特徴とする請求項１、３ないし１０のいずれか
    に記載の車両位置検出システム。
12. 【請求項１２】 追従手段は、車両の高速時の位置検出
    に対応させるために、復調した拡散符号と内部で発生し
    た拡散信号との同期を取るディジタル相関手段を用いた
    ことを特徴とする請求項１１に記載の車両位置検出シス
    テム。
13. 【請求項１３】 追従手段は、同期がとられた拡散符号
    を用いて受信用アンテナで受信されたスペクトル拡散信
    号を復調し、スペクトル拡散にされた情報の逆拡散を行
    い情報を復調することを特徴とする請求項１２に記載の
    車両位置検出システム。