JPS63102000A - 路側ビ−コン方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業−Ｌのｆす用分野〉 この発明は路側ビーコン方式に関し、さらに詳細にいえ
ば、出発点の情報を人力した後は、少なくとも車速デー
タ、および方位データを入力として車両の現在位置を表
示するようにしたナビゲーションシステムにおける車両
位置較正を行なうために使用される路側ビーコン方式に
関する。

〈従来の技術〉 従来から、車両に小型のコンピュータとディスプレイ装
置とを搭載し、コンパクトディスク等からなる記憶装置
に記憶させられている道路地図データを読出してディス
プレイ装置に表示させるとともに、車速センサからの車
速データ、および方位センサからの方位データを入力と
して、各時点における車両の位置の算出、および走行方
向の判定を行い、これら算出結果、および判定結果に基
いて、ディスプレイ装置に表示されている道路地図の該
当部分に車両を示す表示を付加するようにした、いわゆ
るナビゲーションシステムが提供されるようになってき
ている。

このようなナビゲーションシステムを使用すれば、車両
の現在位置、および走行方向とを視覚により簡単に識別
することができ、道に迷うことなく、確実に目的地まで
到達することができる。

しかし、上記の構成のナビゲーションシステムにおいて
は、車速センサ、方位センサが必然的に有している誤差
が、走行距離の増加とともに累積され、走行距離が所定
距離以上になると（但し、この所定距離は各車両におけ
る車速センサ、方位センサの誤差の程度、各センサの配
設位置における雰囲気条件の変動等により定まるもので
あり、必ずしも一定の距離ではない）、ディスプレイ装
置における車両表示位置が実際の車両位置から大幅にず
れ、本来の機能を発揮させることができなくなって、道
に迷ってしまうという状態が発生することになる。

このような問題点を解決する目的で、道路交通網に、上
記累積誤差が所定値以上になる距離よりも短い所定距離
毎に路側アンテナを配設し、この路側アンテナから位置
データ、および道路方向データを含む信号を、比較的狭
い範囲にのみ放射するとともに、車両に取付けられたア
ンテナにより上記信号を受信してコンピュータに取込み
、受信信号に基いて車両の位置、および走行方向を正し
いデータに較正する、いわゆる路側ビーコン方式の採用
が提案されている。

このような路側ビーコン方式を採用すれば、常に誤差の
累積が所定値以下である状態で正確な位置データ、およ
び方位データに基く表示を行なわせることができるので
、ナビゲーションシステムの本来の性能を発揮させるこ
とができ、特に、鉄道線路の近く、踏切等のように方位
センサに大きな誤差を発生させ易い箇所に路側アンテナ
を設置することにより、外的要因に起因する誤差の発生
をも効果的に較正することができるという利点を有して
いる。

〈発明が解決しようとする問題点〉 上記の構成の路側ビーコン方式においては、かなり指向
性か高い路側アンテナにより常時位置データ、および道
路方向データを含む信号を放射しているのであり、車両
が上記放射信号によりカバーされている領域を通過する
場合にのみ信号を受信し、受信した信号に基いて必要な
較正を行なうことができるようにしているのであるから
、送信信号によりカバーされる６６域を広くすれば、路
側アンテナに対する信号受信位置のずれが太きくなり、
充分な較正効果を達成することができないという問題点
がある。

さらに詳細に説明すると、路側ビーコン方式の基本機能
はあくまで位置データ、および道路方向データを含む信
号をナビゲーションシステムを搭載した車両に与えるこ
とであるが、以下の如き機能をも追加することが、路側
ビーコン方式の有効活用の上で要求される。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ョンシステムに与えることに
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
ョンシステムに与えることにより、ディスプレイ装置に
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
。

そして、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。

また、路側アンテナが設置されている位置の近傍の建築
物等の配置状態、他の車両の走行状態が、時間とともに
、或いは路側アンテナの設置位置毎に大幅に変化し、路
側アンテナから放射される信号が、第４図に示すように
、直接車載アンテナにより受信される他に、建物、路面
、他の車両等により反射された後、車載アンテナにより
受信されることになり、しかも、上記各経路を通って受
信された信号は、それぞれ振幅、位相が異なるのである
から、和動的、或いは差動的に重畳され、第７図に示す
ように、路側アンテナからの送信信号の強度分布とは大
幅に異なる強度分布の信号となる（マルチパスによるフ
ェーディング現象が発生する）ので、受信信号に基く車
両位置の較正等を行なう場合に、予期せぬ誤差が発生す
る、即ち、上記重畳信号が、路側アンテナから大幅に離
れた箇所においてレベルが高い部分を有することになり
、この部分を検出した時点で車両位置、および走行方向
の較正を行なってしまうという問題が発生することにな
る。

そして、このような問題を解消させるために、ローパス
フィルタを取付けることにより、フエーデング現象に起
因する受信信号の強度分布の影響を排除することが考え
られる。

しかし、フエーデング現象に起因する強度の変動周期は
通常数１０Ｈｚから１００Ｈｚ程度の範囲であるから、
ローパスフィルタとしては数Ｈｚ程度の遮断周波数を有
するものであることが必要になる。そして、上記のよう
な低い遮断周波数を宵するローパスフィルタをパッシブ
回路で構成しようとすれば、大きなインダクタンス、キ
ャパシタンスが必要になり、車載機器として小形化する
ことが非常に困難になるという問題がある。また、アク
ティブフィルタで構成すれば、小形化することは可能で
あるが、部品点数が増加するとともに、回路構成が複雑
化し、全体として車載機器が高価なものになってしまう
という問題がある。

〈発明の目的〉 この発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、
路側ビーコン方式における各種機能の拡大に簡単に対処
することができるとともに、本来の車両位置の較正を高
い精度で行なうことができる路側ビーコン方式を提供す
ることを目的としている。

く問題を解決するための手段〉 上記の目的を達成するための、この発明の路側ビーコン
方式は、路側アンテナから送信されるデータを受信する
車載アンテナが、接地板に対して共通の短絡板を介して
、接地板と平行に、かつ互に逆方向に延びる同一形状の
アンテナ板を取付け、短絡板を中心として対称位置にお
いてアンテナ板と接地板との間に給電点を設けてなるも
のであるとともに、両給電点をハイブリッド回路の１対
の共役端子に接続し、他の１対の共役端子のうち、同相
側端子をデータ伝送系に接続し、かっ逆相側端子を位置
判定系に接続したものである。

但し、上記１対のアンテナ板が一体形成されているもの
であってもよい。

また、上記各アンテナ板の形状としては、方形であって
もよく、或は半円形であってもよい。

く作用〉 以上の構成の路側ビーコン方式であれば、送信データに
基いて変調を施した変調波信号を路側アンテナに給電す
ることにより、道路交通網の予め定められた所定位置に
設置された路側アンテナから、電波を車両に放射する。

そして、この電波は車載アンテナを構成する１対のアン
テナ仮により受信され、両給電点からハイブリッド回路
の１対の共役端子に供給される。

上記ハイブリッド回路の他の１対の共役端子のうち、同
相側端子においては、アンテナ仮と平行な面に近い方向
から放射された電波を受信した場合にかなり広範囲にわ
たってハイレベルの受信信号がｉ′？られ、逆に逆相側
端子においては、アンテナ仮の法線方向から放射された
電波を受信した場合に非常に狭い範囲においてのみハイ
レベルの受信信号か得られる。

したがって、逆相側端子から得られる受信信号を位置判
定用の信号として位置判定系に供給することにより、路
側アンテナにほぼ正対する位置においてのみ位置判定信
号を出力することができ、同相側端子から得られる受信
信号をデータ用の信号としてデータ伝送系に供給するこ
とにより、データ伝送のための変調波信号を広い範囲に
わたって受信することができる。そして、上記位置判定
信号が出力されたタイミングでデータ伝送系により取込
まれたデータをナビゲータに供給することにより、ナビ
ゲーションに必要なデータの更新を行なうことができる
。

そして、上記１対のアンテナ板が一体形成されているも
のである場合にも同様の作用を行なわせることができる
。

また、上記各アンテナ板の形状が、方形である場合にも
、或は半円形である場合にも、上記と同様の作用を行な
わせることができる。

さらに詳細に説明すれば、本件特許出願人が昭和６１年
ＩＯ月　７日付にて特許出願を行なった空中線において
開示されているように、上記車載アンテナと同一の形状
の空中線の両給電点に互に同相の信号を給電した場合に
は、アンテナ板と垂直な面内において、短絡板と直角な
方向に近い方向が主放射方向となり、アンテナ板と平行
な面内においてほぼ無指向性となる放射指向性を得るこ
とができる。逆に、上記両給電点に互に逆相の信号を給
電した場合には、アンテナ板の法線方向においてビーム
状となる放射指向性を得ることができる。

そして、空中線を送信用として使用する場合と、受信用
として使用する場合とでは同一の指向性を達成すること
ができるのであるから、上記のように、車載アンテナを
構成する１対のアンテナ仮の給電点からの受信信号をハ
イブリッド回路の１対の共役端子に供給すれば、ハイブ
リッド回路の他の１対の共役端子からはそれぞれ上記の
指向性を有する１対のアンテナ仮により電波を受信した
場合と同一の受信信号を得ることができるのである。

〈実施例〉 以下、実施例を示す添付図面によって詳細に説明する。

第６図はディスプレイ装置に表示される道路地図の一例
を概略的に示す図であり、矢印Ａにより車両の現在位置
、および走行方向が表示されている。そして、路側アン
テナＰｉ、Ｐ２、・・・Ｐｎが実際の設置位置に対応し
て表示されている（但し、この路側アンテナＰｉ、Ｐ２
、・・・Ｐｎについては、表示されていなくても特に不
都合はない−）。そして、図には表示されていないが、
目印となる建物等が表示されている。

第４図、および第５図は路側ビーコン方式を説明する概
略図であり、予め設定された地点において、道路（８）
に近接させて位置データ、および道路方向データ等を含
む信号を放射する路側アンテナ（９）が配置されている
とともに、上記道路（８）を走行する車両旧の所定位置
に、上記信号を受信するための車載アンテナ（刀が搭裁
され、受信信号を図示しないナビゲーション装置に給電
するようにしている。

したがって、路側アンテナ（９）から放射される信号は
、直接車載アンテナ（７）により受信される池、建物（
８′）、路面、および他の車両１０等により１回以上反
射されて車載アンテナ（７）により受信され、受信信号
を総合すると、和動的、および差動的に重畳されて、路
側アンテナ（９）からの送信信号の強度分布から大幅に
ずれた強度分布となる（第７図参照）。

第１図は車載アンテナ［７）、およびハイブリッド回路
（１１）の一実施例を示す概略斜視図であり、接地板（
１）に対して共通の短絡板（′２３を介して、接地板（
１）と平行に、かつ互に逆方向に延びる同一形状のアン
テナＩＮ　［３］　（−’ｌ）を取付け、短絡Ｅ［２）
を中心として対称位置においてアンテナ板［３）　［４
］と接地板（１）との間に給電点［５１［６）を設けて
いるとともに、両給電点［５）　［６１を、給電ケーブ
ル（１Ｂ）（１７）を介してハイブリッド回路（１１）
の１対の共役端子（１２）（１３）に接続している。そ
して、ハイブリッド回路（１１）の他の１対の共役端子
のうち、同相側端子（１４）を図示しないデータ伝送系
に接続しているとともに、逆相側端子（１５）を図示し
ない位置判定系に接続している。

尚、上記各アンテナ板の形状は、−辺がほぼ１／４波長
に等しい正方形であり、しかも、アンテナ板と接地板（
１）との間隔は、波長に比して小さい値に設定されてい
る。また、上記ハイブリッド回路（１１）は、９０°の
位相遅延回路を組合せたものであり、１対の共役端子（
１２）　（１３）にそれぞれ振幅Ａ、Ｂの信号を供給し
た場合に、同相側端子（１４）から ＡｌＩ３　＋　ＢｉＩ３ の振幅の信号が出力されるとともに、逆相側端子（１５
）から ＡｌＩ３−ＢｉＩ３ の振幅の信号が出力されるものである。

第２図は上記の構成の車載アンテナ（刀により得られる
指向性を示す図であり、ハイブリッド回路（１１）の同
相側端子（１４）を受信信号取出し端子とした場合にお
いては、上記アンテナを送信用として使用し、かつ、両
給電点［５］　［６）に互に同相の信号を給電した場合
と同様に、同図ＡからＣに示すように、アンテナ板と垂
直な面内において、短絡板（凹と直角な方向に近い方向
が主受信方向となり、アンテナ板と平行な面内において
ほぼ無指向性となる受信指向性を得ることができる。ま
た、ハイブリッド回路（１１）の逆相側端子（１５）を
受信信号取出し端子とした場合においては、上記アンテ
ナを送信用として使用し、かつ、両給電点（５］　（６
）に互に逆相の信号を給電した場合と同様に、同図り、
Ｅに示すように、アンテナ板の法線方向においてビーム
状となる受信指向性を得ることができる。

尚、第２図Ａ、Ｅは短絡板（２）に平行な面（第１図内
Ｙ−Ｙ線参照）内における電界強度分布を示し、同図Ｂ
、Ｄは両給電点［５）　（６）を含む面（第１図内Ｘ−
Ｘ線参照）内における電界強度分布を示し、同図Ｃはア
ンテナ板と平行な面内における電界強度分布を示してい
る。また、上記の測定結果は、自動車の屋根をモデル化
した１ｍφの金属円板上に設置した状態で測定を行なっ
たものである。

したがって、上記の構成の車載アンテナ（７）、および
ハイブリッド回路（１１）を使用した場合において、第
１の信号をハイブリッド回路（１１）の同相側端子（１
４）を通して取出すとともに、第２の信号をハイブリッ
ド回路（１１）の逆相側端子（１５）を通して取出すこ
とにより、第１の信号に対しては、第２図ＡからＣに示
す受信指向性を達成することができ、第２の信号に対し
ては、第２図り、Ｅに示す受信指向性を達成することが
できる。

この結果、上記第１の信号に基く受信指向性をデータ伝
送用として使用することにより、データ伝送領域を広帯
域化することができ（受信レベルが所定の基準レベルを
越え、正常なデータ受信を行なうことができる領域を広
帯域化することができ）、上記第２の信号に基く受信指
向性をポジショニング用として使用することにより、高
精度の位置判定を行なうことができる（受信レベルか所
定の基準レベルを越え、受信データに基いてナビゲーシ
ョンデータを更新すべきであると判定する位置を路側ア
ンテナにほぼ正対する位置とすることができる）。

尚、上記第１、第２の信号としては、例えば、一方を振
幅変調を施されたものとし、他方を振幅一定の変調を施
されたものとすることが、両信号同士の干渉を最少限に
抑制することができるので好ましい。

第３図は車載アンテナ（７）の他の構成を示す斜視図で
あり、上記実施例と異なる点は、各アンテナ板の形状を
半円状とし、短絡板［２１に連結された状態で両アンテ
ナ仮が全体として円形になるようにした点のみである。

尚、各アンテナ板の弧状外周而の長さはほぼ１波長に設
定されている。

そして、この実施例の場合にも、ハイブリッド回路（１
１）の同相側端子（１４）を受信信号取出し端子とした
場合において、アンテナ板と垂直な面内において、短絡
板（２）と直角な方向に近い方向が主受信方向となり、
アンテナ板と平行な面内においてほぼ無指向性となる受
信指向性を得ることができる。また、ハイブリッド回路
（１１）の逆相側端子（１５）を受信信号取出し端子と
した場合においては、アンテナ板の法線方向においてビ
ーム状となる受信指向性を得ることができる。

次いで、上記の構成の路側ビーコン方式の動作について
説明する。

道路（８）に近接して設けられた路側アンテナ（９）か
らは、かなり水平方向に近い向きでデータ伝送用の第１
の信号を放射しているとともに、かなり垂直方向に近い
向きでポジショニング用の第２の信号を放射している。

そして、ポジショニング用の第２の信号のうち、一部の
信号は、図中Ｃ，Ｄで示すように、他の車両Ｍの屋根に
より反射されてそのまま車載アンテナ（刀に導かれ、或
は路面により反射されてそのまま車載アンテナ（７）に
導かれ、他の一部の信号は、図中Ｅで示すように、直接
車載アンテナ（７）に向けて送信され、残余の信号は、
図中Ｆ、Ｇで示すように、建物（８′）により反射され
てそのまま車Ｊ１４１７ンテナ（７）に導かれ、或は建
物（８′）、および路肩（８ａ）により順次反射されて
そのまま車載アンテナ（′７）に導かれる。

即ち、上記信号Ｅが上方から車載アンテナ口に導かれ、
上記信号Ｃ，Ｆがほぼ水平に車載アンテナ（７）に導か
れ、上記信号り、Ｇが下方から車載アンテナ（刀に導か
れる。

以上の説明から明らかなように、車載アンテナ（７）は
、上記各信号Ｃ，Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇをそれぞれ受信するの
であるが、上記信号Ｃ，Ｄ、Ｆ、Ｇについては、車載ア
ンテナ（７）の両給電点（５）　（６）に１対の共役端
子（１２）（１３）が接続されたハイブリッド回路（１
１）の逆相側端子（１５）を信号取出し端子としておく
ことにより上向きのビーム状の受信指向性を持たせてお
き、上記信号Ｃ，Ｄ、Ｆ、Ｇの受信方向に対する感度を
大幅に低下させることにより、殆ど車載装置（図示せず
）に対して供給されない状態とすることができる。

したがって、路側アンテナ（９）から放射された信号は
上記のように種々の経路を通って車載アンテナ口により
受信されるのであるが、信号取出し端子をハイブリッド
回路（１１）の逆相側端子（１５）としておくことによ
り、信号Ｅのみが高い感度で受信され、他の信号Ｃ，Ｄ
、Ｆ、Ｇについては著しく低い感度でのみ受信されるの
であるから、実際に！ｉ載装置に供給されるのは信号Ｅ
のみとなる。そして、この信号Ｅについても、上記ビー
ム状の指向性とほぼ一致する方向に放射される場合（車
両節が路側アンテナ（９）とほぼ正対する状態）におい
てのみ高い感度で受信されるのであるから、この受１λ
信号を図示しない位置判定系に供給することにより、所
定の、！ｌ！、準レベ小レベル小関係を比較し、上記イ
シ号Ｅに対する受信信号レベルが所定の基準レベルを越
えた場合に、路側アンテナ（９）と正対する状態である
と判定することかできる。

また、上記車載アンテナ（刀の両給電点（５）　（６）
に１対の共役端子（１２）（１３）が接続されたノ＼イ
ブリッド回路（１１）の同相側端子（１４）を信号取出
し端子としておくことにより、アンテナ板と垂直な面内
において、短絡板と直角な方向に近い方向が主受信方向
となり、アンテナ板と平行な面内においてほぼ無指向性
となる受信指向性を持たせておけばよく、広い範囲にわ
たって路側アンテナ（９）から放射されるデータ伝送用
の第１の信号を受信することができる。即ち、路側アン
テナ（９）から放射された信号は上記のように種々の経
路を通って車載アンテナ（７１により受信されるのであ
るが、信号取出し端子をハイブリッド回路（１１）の同
相側端子（１４）とした場合には、信号Ｅのみが高い感
度で受信され、他の信号Ｃ，Ｄ、Ｆ、Ｇについては著し
く低い感度でのみ受信されるのであるから、実際に車載
装置に供給されるのは信号Ｅのみとなる。そして、この
信号Ｅについては、車載アンテナ（７）が水平方向にほ
ぼ無指向性である関係上、車両００）が路側アンテナ（
９）を中心とする所定範囲内に存在する状態において高
い感度で受信されるのであるから、上記信号Ｅに対する
受信信号レベルが所定の基準レベルを越えた場合に、路
側アンテナ（９）から放射される信号を受信して、広い
範囲にわたってデータの受信を行なうことができる。

この結果、車載アンテナ（７）は、かなり強い強度で送
信される上記信号Ｅのみを高い感度で受信することがで
き、他の信号は殆ど無視し得るレベルで受信するのみで
あるから、マルチパスによるフェーディング現象を効果
的に抑制して誤差が発生する可能性が著しく低い状態で
のデータ受信を行なうことができ、しかも、ハイブリッ
ド回路（１１）の逆相側端子（１５）を信号取出し端子
とし、この逆相側端子（１５）からの取出し信号強度に
基いて正確な位置判定を行なうことができる。

そして、位置判定が行なわれた時点で、受信信号に含ま
れている位置データ、および道路方向データに基いてナ
ビゲーション装置（図示せず）における車両表示位置、
および走行方向の較正を行なうことができ、以後のナビ
ゲーションを上記較正されたデータに基いて行なわせる
ことができる。

〈発明の効果〉 以」二のようにこの発明は、共通の短絡仮により接地板
に接続された１対のアンテナ板の各給電点に対してハイ
ブリッド回路の１対の共役端子を接続し、ハイブリッド
回路の同相側端子をデータ伝送用の信号取出し端子とし
ているとともに、逆相側端子を位置判定用の信号取出し
端子としているのであるから、路側アンテナから放射さ
れるポジショニング用の信号に対するシャープな受信指
向性を達成することができるとともに、データ伝送用の
信号に対する広い受信指向性を達成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図はこの発明の路側ビーコン方式に使用される車載
アンテナとハイブリッド回路との関係の一実施例を示す
概略斜視図、 第２図は受信指向性を示す図、 第３図は他の実施例を示す概略斜視図、第４図は路側ア
ンテナと車載アンテナとの関係を示す概略図、 第５図は路側ビーコン方式を説明する概略図、第６図は
ディスプレイ装置に表示される道路地図の一例を概略的
に示す図、 第７図は従来例による受信波形を示す図。 （１］・・・接地板、（２）・・・短絡板、（３）　［
４］・・・アンテナ板、［５）［６１・・・給電点（１
１）・・・ハイブリッド回路、（１４）・・・同相側端
子、（１５）・・・逆相側端子 特許出願人　　住友電気工業株式会社 第４図 第６図 手　　続　　補　　正　　書（自発） 昭和６２年７月２日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、道路交通網の予め定められた所定位置に設置された
   路側アンテナから、少なくとも位置データを含む各種デ
   ータを車両に送信し、車両側が受信信号強度に基いて位
   置判定を行ない、位置判定結果に基いて受信データによ
   りナビゲーションデータを更新するようにした路側ビー
   コン方式において、路側アンテナから送信されるデータ
   を受信する車載アンテナが、接地板に対して共通の短絡
   板を介して、接地板と平行に、かつ互に逆方向に延びる
   同一形状のアンテナ板を取付け、短絡板を中心として対
   称位置においてアンテナ板と接地板との間に給電点を設
   けてなるものであるとともに、両給電点をハイブリッド
   回路の１対の共役端子に接続し、他の１対の共役端子の
   うち、同相側端子をデータ伝送系に接続し、かつ逆相側
   端子を位置判定系に接続したことを特徴とする路側ビー
   コン方式。 ２、１対のアンテナ板が一体形成されている上記特許請
   求の範囲第１項記載の路側ビーコン方式。 ３、各アンテナ板が方形である上記特許請求の範囲第１
   項または第２項の何れかに記載の路側ビーコン方式。 ４、各アンテナが半円形である上記特許請求の範囲第１
   項または第２項の何れかに記載の路側ビーコン方式。