JPS63261928A - 車両用受信装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は車両用受信装置に関し、特にアンテナを常に最
適方向に向けるようにした車両用受信装置に関する。

（従来の技術） 車両用の受信装置として例えば自動車電話、ラジオ等が
ある。特に、公衆電話網を使えるということにより自動
車電話が急速に普及しつつある（例えば、特開昭６０−
６９９２０号）が、自動車電話はその性質上、通話不良
１通話不能などは極力無い方が望ましい。しかしながら
、自動車電話のサービスエリアは全国環々浦々を網羅し
ているわけではない。又、自動車電話の場合は、電波に
指向性があるから、良好な送受信を得るためには自動車
のアンテナは電波到来方向に向いていることが望ましい
。

（発明が解決しようとする問題点） ところが、自動車を移動する度にアンテナの指向性を変
更することは事実上不可能であり、ましてや変更が可能
であるとしても、ドライバにはどこに基地局があるのか
も分らない。

このことは自動車電話に限られず、車両全般の問題であ
り、しかも電話に限られず、ラジオ受信であっても事情
は同じである。

そこで、本発明は上述従来例の欠点を除去するために提
案されたものでその目的は、例えば自動車等の車両がど
こにいても最適の受信状態が確保できるようにした車両
用受信装置を提案する点にある。

（問題点を解決するための手段） 上記課題を達成するための本発明の車両用受信装置の構
成は、車両の現在位置を検出する検出手段と、電波の基
地局位置を記憶する記憶手段と、上記車両の現在位置と
基地局位置とに基づいて前記基地局からの電波の到来方
向を演算する演算手段と、この見出された電波の到来方
向にアンテナの指向性を変更する変更手段とをそなえた
ことを特徴とする。

（作用） かくして、車両の位置移動に追随して、アンテナの指向
性を変更することにより、最適の受信状態が得られる。

（実施例） 以下添付図面を参照して、本発明を自動車電話に通用し
た実施例を説明する。

第１図は実施例の基本概念を説明する図である。図中、
点ＰＩ、Ｐ２は自動車の位置を示し、Ｑ点は基地局を示
す。自動車は点Ｐ１から点Ｐ２へ向かって移動するとす
る。自動車の位置の座標（Ｘ　ｌ　＋　ｙＩＬ　　（Ｘ
２　＊　！　２）は人工衛星から与えられ、基地局の位
置（ｘｏ、ｙｏ）は自動車内部の記憶装置内に予め格納
しておき、必要に応じてその記憶装置から読出す、好ま
しくは、この記憶装置は所謂ＣＤ−ＲＯＭである。多く
のなかから１つの基地局を決定するのは、最短距離にあ
るものを選べばよい。

人工衛星を使った測位システムとして、現在開発中の全
世界測位衛星システム（以下、ＧＰＳと略す）がある。

このＧＰＳでは、４つの人工衛星から発射される電波に
基づいて自動車の現在位置を精度３０メ一トル程度で測
定することが可能である。現在、出回っているＧＰＳ受
信器では、１秒間に２回程度の位置測定が可能であるか
ら、０．５秒間に走行する距離は僅かであるから、実質
上Ｐ１→Ｐ２間を自動車は略直線で走行していると考え
て差し支えない。従って、自動車の走行方向と、直線Ｐ
Ｉ　Ｆ２方向は一致しているものと考えることができる
。

点Ｐ１から点Ｐ２まで移動したときに、点・Ｆ２での自
動車の進行方向に対してどの程度の偏角（θ２）でもっ
て、アンテナの指向角（第１図の０２）を移動するかは
、三角形ＰＩＰ２Ｑを考慮して、次式から容易に求めら
れる。

Ｃ０３（１８０−０２）＝ 従って、角度θ２は、三角形ＰＩ　Ｆ２　Ｑの各辺の頂
点の座標が知れれば容易に計算できる。自動車の前方（
この方向は自動車の走行方向に一致する）を、アンテナ
の指向角の基準方向に設定すれば、上記計算式から求め
られたθ２は、その基準方向からの偏角である。即ち、
アンテナの指向性を、上記基準方向に対して、０２度だ
け傾くように制御すれば、アンテナは常に電波の到来方
向を向く。第１図の説明では、自動車と基地局との高度
差を考慮に入れていないが、ＧＰＳ受信機では、高度情
報も得られるので、高度差を考慮した場合でも上記式が
若干修正されるだけである。

また、２８点での進行方向に対するアンテナの指向方向
の角度がθ１度であるのならば、（θ２−〇、）度が、
点Ｐ２の位置におけるアンテナの指向角の８ａ量である
。

指向性の移動には、例えばアンテナをステッピングモー
タ等により機械的に動かす方法、指向性を電気的に変え
る方法が考えられる。

さて、前述したように、ＧＰＳシステムでの位置測定誤
差は約３０メートルである。従って、自動車がこの３０
メートルのｓａ中に大きくその進行方向を変える場合（
例えば、曲り角等）が問題となる。この場合に第１図の
システムでは、進行方向が大きく曲った直後は、アンテ
ナの指向性を、進行方向の変化につれて追随させること
はできない。しかし、自動車が移動する限りは刻々移動
位置の座標がＧＰＳから与えられるので、上記のように
大きく曲った直後は指向性は狂うが、曲った後に、１０
０メートルも走った時点でアンテナの指向性の修正が可
能である。

しかし、自動車が例えば曲り角を曲ってから停止した場
合等は、第１図システムでは対処できない。そこで、自
動車の「向き」そのものを絶対的に計測する必要がある
。そのためには、地磁気ジャイロを備えることを提案す
る。これは、第１図システムでは、自動車が移動してい
る限りは、自動車の「向き」は自動車の進行方向に略一
致するという前提にたっていたものが、自動車が移動し
ていない場合等は、進行方向そのものが不明であるから
、自動車の絶対的なｒ向き」自体を知る必要があるから
である。

以下に、先ず、地磁気ジャイロを使用しない実施例シス
テムを説明し、次にジャイロを使用する実施例システム
を説明する。

第２図は、第１図システムを適用した自動車電話装置の
ブロック図である。アンテナ８と自動車電話本体９でも
って、周知の自動車電話を構成する。第２図の実施例は
、自動車の位置を測定するためのＧＰＳ受信器２と、電
波を発射する基地局位置等を記憶する所謂ＣＤ−ＲＯＭ
１等を積載している点に特徴がある。６は本装置全体の
制御を行なうＣＰＵである。又、１０はナビゲーション
のＣＲＴ表示装置であり、その表示画面には自動車の現
在位置とその周辺の地図が表示される。

破線で囲った回転角演算部４と地磁気ジャイロ５は、上
述の自動車の絶対的なｒ向き」を知るためのオプション
としての装備である。

ＧＰＳ受信機２からは通常、緯度、経度、高度等の情報
が与えられる。ＣＤ−ＲＯＭＩからは基地局の位置情報
等が与えられる。進行方向ど偏角演算部３は、上記の緯
度等の情報から第１図システムに示した手法に従って、
自動車進行方向に対する基地局方向の偏角θを演算する
。指向性制御部７は、この偏角θに基づいてアンテナ指
向性を変更する。第３Ａ図、第３Ｂ図にこの指向性制御
部のブロック図を２例示す。

第４図にＣＤ−ＲＯＭＩに格納されている情報の例を示
す、これらの情報は、基地局位置に関する経度等の情報
、電波の伝播の撹乱要因になる障害物の位置、高さ９幅
等の他に、所謂ナビゲーション（走行誘導）のための地
図情報が格納されている。ＣＰＵ５内のＲＡＭの容量は
、表示装置１０に表示される地図の例えば９枚分の容量
があり、その中央の１枚の地図を表示装置１０に表示す
る。この９枚の地図に包含される領域内の全ての局の位
置及び障害物に関する情報を、ＲＡＭ内に格納する。従
って、少なくとも上記領域内の全ての基地局について、
どの基地局が現在の自動車位置に一番近いかを判断する
ことができる。ＲＡＭの容量を増やせば、上記領域の広
さを更に拡大することも可能である。

第３Ａ図に電気的に指向性を変更するアンテナシステム
のブロック図を示す。同図において、１本のアンテナが
装備されており、各アンテナの回路にシリーズに位相器
（図中、δと表示）と、重み付は器（図中、ωと表示）
とが設けられている。１本のアンテナで受信さＩれた電
波は合波器（図中、十で表示）で合波される。各位相器
δ及び重み付は器ωはＣＰＵ６の出力ボートに接続され
、ＣＰＵからの命令で、その動作が付勢されたり、消勢
されたりする。ＣＰＵ６からの命令は、指向角毎に、前
もって決定されであるボートのセット値をもち、そのセ
ット値はその指向性を得るための各位相器、重み付は器
のセット状態の値である。第３Ｂ図はステッピングモー
タ２０により、アンテナ８を回転させて、指向角を変更
する変形例である。ステップ信号はＣＰＵ６から送られ
る。第３Ａ図の実施例の特徴は、アンテナの指向角を絶
対的に決定できることである。即ち、本実施例の指向角
制御は、オーブンループの制御であるから、第３Ａ図の
ように指向角を絶対的に設定できることは重要である。

例えば、第３Ａ図の実施例においては、自動車の前方を
基準（この前方方向は自動車が８勤しても不変である）
にとれば、この前方方向に対して何度ずれているかが分
るだけで、ＣＰＵ６の出力ボートのその指向角に対応す
る出力値をセットするだけでよい。

第３Ｂ図の実施例はアンテナの８動量（角度の変化量）
を問題にする。従って、アンテナの移動前の指向角は基
地局方向に向いていることを前提とする。即ち、前述し
た大きな曲り角等の場合は、アンテナは基地局方向に向
いている保証はなくなるから、第１図の手法に従ったア
ンテナの角度修正では、意味がなくなる。そのために、
少なくとも、自動車を直線走行させて、その直線の北極
方向に対する角度を知ることにより、アンテナ角度の初
期値を初期化する必要がある。この初期化には地磁気ジ
ャイロを用いてもよい。

第５図は第１図システムにおいて、ＣＰＵ５により実行
されるアンテナ指向角制御の手順を示すフローチャート
である。先ず、ステップＳ２でＣＤ−ＲＯＭＩから基地
局に関する情報をＣＰＵＢ内のＲＡＭに入力する。ステ
ップＳ４で、ＧＰＳ受信機２から経度等の位置情報を人
力し、ステップＳ６で自動車の現在位置Ｐ２（Ｘ２　＊
　ｙｚ）を演算する。ステップＳ８では、前回演算し格
納しておいたＰ＋（Ｘｓ　、Ｙｒ）をＲＡＭから読出す
、ステップＳＩＯでは、Ｐ２（Ｘ２　、　）’２）と各
基地局との距離を演算し、ステップＳ１２では、最短距
離にある局を選択する。ステップＳ１４では、前述の式
に基ずいて偏角θ２を演算する。ステップ３１６では、
第３Ａ、３Ｂ図に示した方法で、アンテナの指向角を変
更する。ステップ３１８では、次回の指向角修正のため
に、（ｘ＋、ｙ＋）のＲＡＭ内の記憶領域に、（Ｘ２．
ｙ２）の値を移動する。こうして、自動車の移動に追随
して、その位置での電波到来方向に最も遺した指向角を
とるように、アンテナの指向性調整を行なうことができ
る。

次に、第６図に示すように、短距離の移動の間に自動車
の「向き」を大きく変更したような場合におけるアンテ
ナの指向性調整の制御を説明する。このような制御を行
なうために、自動車の回転そのものを計測する必要があ
り、そのために、第２図のシステムに更に、同図の破線
で示した装置４．５を追加する。

第６図のように、自動車が移動したとして、北極方向を
Ｙ軸、東方向をＸ軸とする。点Ｐ、において、Ｘ軸と線
分Ｐ＋Ｑのなす角をβ、とし、Ｙ軸（説明を分り易くす
るために、Ｙ軸は地磁気方向と一致するものとする）と
自動車の進行方向とのなす角をα１する。点Ｐ２でも同
じように角度α２．β２を定義する。

、点Ｐ□で、アンテナ８が基地局Ｑの方向に正対してい
るとすると、点Ｐ、での自動車の進行方向に対するアン
テナの偏角は（９０−α１−β１）である。点ＰＩから
点Ｐ２までアンテナの指向角を修正しないで移動したと
すると、上記角度は維持されるから、点Ｐ２での自動車
の進行方向に対する線分Ｐ２Ｑのなす角度は（９０＋α
２＋β２）である。前述したように、第３Ａ図に示した
電気的な指向角修正の手法では、自動車の進行方向に対
する基地局の偏角さえ分れば、その偏角の値を出力ボー
トにセットするのみで、アンテナの指向性は修正される
。

機械的にアンテナを動かす第３Ｂ図のように、機械的に
アンテナを動かすときは、現在のアンテナ位置から何度
アンテナを回転させるかが必要であるから、この場合は
、簡単な計算により、ＺＡＰ２　Ｘ＝α、＋β１−α２ であるから、アンテナ８の回転角は、 α、＋β、−α２＋β２ となる。

このようにして、第６図のように自動車が短距離急角度
で移動するときも、ジャイロ５による自動車の「向き」
の絶対的な測定が可能になることから、正確にアンテナ
８を電波到来方向に向けることができる。

ジャイロ５の説明を補足する。地磁気ジャイロ５からは
地磁気に対するジャイロの偏角（即ち、自動車の回転角
＝「向き」）に相当した信号を得る。ジャイロ５は、第
７図に示すように、検知コイル２１を有し、この検知コ
イル２１はパーマロイ薄板を積層したリング状の磁芯２
１ａと、この磁芯２１ａの全周にわたってその断面中心
線をコイル中心線として巻回された励磁コイル２１ｂと
、磁芯２１ａが描く円の一直径に沿って磁芯２１ａの外
側に巻回されたＵ軸コイル２１ｕと、磁芯２１ａが描く
円の上記−直径に直交する他の直径に沿って磁芯２１ａ
の外側に巻回されたＶ軸コイル２１ｖからなる。また、
この磁気コンパス２ｂには励磁発振器２２を設けられ、
この励磁発振器２２から与えられる周波数ｆの信号によ
って上記検知コイル２１のＢ−Ｈ特性が飽和される。上
記検知コイル２１のＢ−Ｈ特性が飽和された状態では、
外部磁場ＨＯ（地磁気の水平成分）に対応してＵ軸コイ
ル２１ｕおよびＶ軸コイル２１ｖに電磁誘導による交流
信号が発生する。この磁気コンパス２ｂには、更に、こ
れらの出力を濾波する各倍周フィルタ回路２３ｕ、２３
ｖと、濾波された出力電圧を増幅する交流増幅器２４ｕ
、２４ｖと、励磁発振器２２の出力する周波数を２倍に
逓倍する周波数逓倍器２５と、位相器２６と、この位相
器２６を介して周波数２ｆの位相信号を入力し、交流増
幅器２４ｕ、２４ｖの出力を位相検波することにより方
位に対応する直流信号を出力する各位相検波器２７ｕ、
２７ｖと、これらの直流信号を増幅する直流増幅器２８
ｕ、２８ｖを有する。

上記検知コイル２１をｕ、ｖ両軸に直交する検知コイル
２１の中心軸心のまわりに回転させると、第８図に示す
ように、地磁気の方向と上記Ｕ軸出力コイル２１ｕの交
角αに対応して、Ｕ軸出カコイル２１ｕからの出力電圧
ＵはＨｏＳｉｎαであり、上記Ｖ軸出力コイル２１ｖか
らの出力電圧Ｖは）ｌ　ｏ（：ｏｓαとなる。この位相
差から、自動車の回転角α（地磁気に対する自動車の「
向き」）を知ることができる。

さて、ＣＤ−ＲＯＭＩ内に格納されである障害物情報の
利用法であるが、第５図のフローチャートのステップＳ
１２で、最短距離にある基地局を決定したときに、その
最短の基地局と現在の自動車の位置との間で障害物があ
るかを座標演算により判断する。これは、障害物の座標
位置から簡単に分る。従って、もし障害物があるときは
、２番目に近い基地局を選択して、障害物の有無を判断
する。障害物がないと判断されたときは、前述の制御手
順に従って、その障害物の無い基地局方向に向けてアン
テナの指向性を修正する。尚、障害物の判断には、単純
に障害物があるかないかを判断するのみではなく、その
障害物までの距離、障害物の高さ、幅等からマルチパス
を考慮すると、より正確になる。

、第２図実施例において、ＧＰＳの代りに、地上局から
の電波によって現在位置を知るロランＣシステム、又は
地磁気の変化と走行距離とから現在位置を知るシステム
でも適用可能である。

又、基地局情報を格納するＣＤ−ＲＯＭの代りに、通常
のＲＯＭ等を積載しても構わない。しかし、ＣＤ−ＲＯ
Ｍを、ナビゲーション用の地図データの格納に使用する
システムが各方面から提案されており、本実施例のＣＤ
−ＲＯＭも、ナビゲ−ジョン用のＣＤ−ＲＯＭと共有化
すれば、装置のコスト面でより好ましい。

更に、基地局がラジオ局であれば次のようにする。ＣＤ
−ＲＯＭには、ラジオ局の位置の他に、放送局の種別（
周波数）を格納しておく。そして、本実施例のＣＰＵ６
を自動車ラジオの電子チューナと接続しておく。ドライ
バがどの周波数を選局したかをＣＰＵ６に送り、ＣＰＵ
６はこの周波数をもつ局をＣＤ−ＲＯＭに格納された基
地局情報から選び出し、更にその中から最も近い位置に
ある基地局の位置、方向等を演算するというものである
。

（発明の効果） 以上説明したように本発明の車両用受信装置によれば、
車両の現在位置を検出する検出手段と、電波の基地局位
置を記憶する記憶手段と、上記車両の現在位置と基地局
位置とに基づいて前記基地局からの電波の到来方向を演
算する演算手段と、この見出された電波の到来方向にア
ンテナの指向性を変更する変更手段とをそなえたことに
より、例えば自動車等の車両がどこにいても、車両の位
置移動に追随して、アンテナの指向性を変更するので、
最適の受信状態が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は１つの実施例の原理を説明する図、第２図は実
施例装置のブロック図、 第３Ａ、３Ｂ図はアンテナの指向角を修正するための２
つの実施例のブロック図、 第４図はＣＤ−ＲＯＭに格納されている情報を示す図、 第５図は第１図実施例に係る制御手順を示すフローチャ
ート、 第６図は他の実施例の原理を説明する図、第７図、第８
図は夫々、地磁気ジャイロの構成及び動作を説明する図
である。 図中、 １　　・　　ＣＤ−ＲＯＭ、　　　２　　・　　ＧＰＳ
　　受イア町機、　　３−’、ｉ行方向／偏角演算部、
４・・・自動車回転角演算部、５・・・地磁気ジャイロ
、６・・・ｃｐυ、７・・・指向角制御部、８・・・ア
ンテナ、９・・・自動車電話本体、１０・・・ナビゲー
ション用表示装置、２０・・・ステッピングモータ、Ｐ
ｌ・・・穆動前の自動車位置、Ｐ２・・・８動後の自動
車位置、Ｑ・・・基地局位置である。 下り斤プ 第３Ａ図 第３８図 第４図 第５図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）アンテナを備えた車両の受信装置において、 車両の現在位置を検出する検出手段と、 電波の基地局位置を記憶する記憶手段と、 上記車両の現在位置と基地局位置とに基づいて前記基地
   局からの電波の到来方向を演算する演算手段と、 この見出された電波の到来方向にアンテナの指向性を変
   更する変更手段とをそなえたことを特徴とする車両用受
   信装置。
2. （２）前記記憶手段は、ＣＤ−ＲＯＭである事を特徴と
   する特許請求の範囲第１項に記載の車両用受信装置。
3. （３）前記記憶手段は電波障害物に関する情報を更に記
   憶しており、 前記演算手段は、車両の現在位置と基地局位置と障害物
   位置とから電波の到来方向を演算する事を特徴とする特
   許請求の範囲第１項に記載の車両用受信装置。
4. （４）前記検出手段は、全世界測位衛星システムから得
   られる現在位置情報から車両の現在位置を検出する事を
   特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の車両用受信装
   置。
5. （５）更に、車両の回転角を検出する手段を有し、 前記演算手段は、前記車両の現在位置と基地局位置と、
   更に車両の回転角とに基づいて前記基地局からの電波の
   到来方向を演算する事を特徴とする特許請求の範囲第１
   項に記載の車両用受信装置。