JPS63263804A - 移動体アンテナ - 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〉 この発明は移動体アンテナに関し、さらに詳細にいえｉ
ｔ、道路交通網の予め設定された所定箇所に設けられた
路側装置と車両に搭載された車載装置との間におけるデ
ータの授受を行なわせるようにした路側ビーコン方式に
おいて特に好適に使用される移動体アンテナに関する。

〈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。

また、上記路側ビーコン方式においては、本裁アンテナ
として、構成が簡単で、しがも安価なモ　−ノポールア
ンテナを使用することが一般的である。

〈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、がなり指向
性が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がら
、送信信号によりカバーされる領域を広くすれば、路側
アンテナに対する信号受信位置のずれが大きくなり、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９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１Ｏ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、本件特許
出願人は、路側アンテナとしてスプリットビームアンテ
ナを採用し、路側アンテナに正対する位置で放射電界強
度の急激な落込みを発生させ、車載アンテナによる受信
信号強度の急激な低下を検出した時点で車両位置の較正
を行なうことにより、位置較正精度を高める方式を提案
した。

しかし、この方式においても、車載アンテナの指向性に
よっては、車両位置の検出精度、即ち、位置較正精度を
十分には高めることができないという問題、或は、デー
タ伝送可能領域を余り広範囲にすることができないとい
う問題がある。

即ち、車載アンテナとしてモノポールアンテナ、円偏波
アンテナ、およびアップワードビームアンテナを使用し
、かつ、路側アンテナの正面を通過する車両の走行車線
を互に異ならせた場合における電波の受信レベルを測定
したところ、車載アンテナとしてアップワードビームア
ンテナを使用した場合には、はぼ水平方向より下側から
入射する電波に対する受信レベルを著しく低減させるこ
とができるのであるから、マルチパスによるフェーディ
ング現象の影響を大幅に低減させ、車両位置検出精度を
高く維持することができるのであるが、データ伝送可能
領域が狭くなってしまうという問題がある。

また、車載アンテナとしてモノポールアンテナを使用し
た場合には、データ伝送可能領域を広くすることができ
るのであるが、受信レベルの急激な落込みについてみれ
ば、路側アンテナの放射指向性に起因する落込みの他に
、同等、或は同等以上の落込みを示す箇所が発生してい
るのであるから、路側アンテナの放射指向性に起因する
落込みであるか、マルチパスによるフェーディング現象
に起因する落込みであるかを識別することができず、車
両位置検出精度を低下させてしまうことになるという問
題がある。

尚、以上には、移動体として車両を想定した場合につい
てのみ説明したが、車両以外の移動体についても同様な
問題が存在する。

〈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、
十分なデータ伝送可能領域を確保するとともに、位置検
出精度を高く維持することができる移動体アンテナを提
供することを目的としている。

く問題点を解決するための手段〉 上記の目的を達成するための１．この発明の移動体アン
テナは、接地板に対して所定の位置関係を保持させた状
態で、互に同相給電される１対のモノポール放射素子を
取付けているとともに、接地板の周縁から外方に延びる
鍔状導体を設けているものである。

但し、上記１対のモノポール放射素子が移動体の移動方
向と直角な方向に配設されていることが好ましい。

そして、上記鍔状導体としては、外周が方形であっても
よい。

く作用〉　　゛ 以上の構成の移動体アンテナであれば、接地板と、互に
同相給電される１対のモノポール放射素子との関係に基
いた指向性で電波を受信することができる。

そして、この場合において、接地板の周縁がら外方に延
びる鍔状導体を設けているのであるから、鍔状導体によ
り、移動体アンテナの上方向への放射指向性を改善し、
移動体アンテナ上方向に発生していたリップルをなくす
ことができるのでそのリップルに起因する受信レベルの
急激な落込みを防止し、送信信号の指向性、および送信
アンテナからの距離に忠実な受信信号を再現することが
できる。

さらに詳細に説明すると、上記１対のモノボール放射素
子に対して互に同相給電しているのであるから、両モノ
ポール放射素子による指向性が重畳された指向性を得る
ことができる。即ち、水平指向性については、両モノポ
ール放射素子同士を結ぶ面と直交する方向に利得が大き
くなり、データ伝送可能領域を拡大することができる。

また、両モノポール放射素子同士を結ぶ面と平行な方向
の垂直指向性については、上方向にはね上った指向性と
なる。したがって、水平方向、および下方から到達する
電波の影響を殆ど受けない状態、即ち、データ伝送のた
めの良好な指向性を達成することができる。

そして、上記１対のモノボール放射素子が移動体の移動
方向と直角な方向に配設されている場合には、データ伝
送に主として関与する水平指向性が移動体の進行方向、
即ち、前後方向に大きな利得を有する状態となり、広範
囲にわたる安定なデータ伝送を可能にすることができ、
さらに、位置判別に主として関与する垂直指向性が移動
体の進行方向と直交する方向において上方向にはね上っ
た状態になるので、近接車両等に起因する電波の反射、
散乱等の影響を殆ど受けない状態を確保することができ
る。したがって、高精度の位置検出、および広範囲にわ
たるデータ伝送を共に達成することができる。

また、上記鍔状導体の外周が方形である場合にも、上記
と同様の作用を達成することができる。

〈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１図はこの発明の空中線の一実施例を示す斜視図、第
２図は縦断面図であり、上面を接地板（１）としたアン
テナベース（２）に対して、所定の位置関係を保持させ
た状態で１対のモノボール放射素子（４）を取付けてい
る。そして、上記接地板（１）の周縁部に、外形が鍔状
の方形板（５）を形成している。尚、上記モノボール放
射素子（４）は、接地板（１）から１／４波長に相当す
る長さだけ突出させられている。また、（６）は給電点
である。さらに、上記モノポール放射素子同士の間隔は
０．３８波長に設定されており、上記方形板（５）の厚
みは強度を考慮して約１　ｍｍ程度に設定されている。

そして、上記の構成の移動体アンテナを直径が１ｍの金
属円板の中心にセットして、電波暗室内において２．５
ＧＨ２の電波を用いて指向性の測定を行なったところ、
第３図から第５図に示すように優れた水平指向性、およ
び垂直指向性が測定された。

さらに詳細に説明すると、１対のモノボール放射素子（
４）の間隔を変化させた場合における水平指向性の計算
値は第６図に示すとおりであり、間隔を０．３８波長に
設定した場合の水平指向性実測値は上記計算値に対して
かなり高い忠実度を示している。また、垂直指向性につ
いては、両モノポール放射素子（４）を含む面内におい
ては、第５図に示すように著しく上方向にはね上った状
態になっているとともに、両モノポール放射索子（４）
を含む面と直交する面内においては、第４図に示すよう
に、ある程度上方向にはね上った状態になっている。

したがって、両モノボール放射素子（４）を含む面と直
交する方向においては、広範囲にわたって安定したデー
タ伝送を行なうことができ、逆に、両モノボール放射素
子（４）を含む面内においては、かなり上方から導かれ
る電波のみを受信し、或はかなり上方に向かってのみ電
波を放射することができる。

次いで、上記の構成のアンテナを路側ビーコン方式にお
ける車載アンテナとして使用した場合について説明する
。

第７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ＰＬ、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８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（３８）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（３９）が配置されているとともに、
上記道路（３８）を走行する車両（４０）の所定位置に
、上記信号を受信するための車載アンテナ（３７）が搭
載され、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。

そして、上記車載アンテナ（３７）として、上記実施例
に示す構成のアンテナが使用されているのであり、車載
アンテナ（３７）の車両（４０）に対する搭載状態とし
ては、１対のモノポール放射素子（４）が車両（４０）
の走行方向と直交する方向に並ぶ状態が選択されている
。

そして、上記路側アンテナ（３９）は、比較的広い範囲
（図中領域Ｒ参照）をカバーするよう、指向性が余り高
くないアンテナで構成されている。

第９図は路側アンテナ（３９）と車載アンテナ（３７）
との関係を詳細に示す図であり、道路（３８）に近接さ
せて、支柱（３９ａ）により路側アンテナ（３９）を高
所（トラック、バス等の大型車両よりも充分に高い位置
）に支持しているとともに、車両（４０）の屋根に、上
記実施例に示す構成の車載アンテナ（３７）が搭載され
ている。

そして、上記路側アンテナ（３９）はスプリットビーム
状の指向性を有し、垂直下方を含む全方向に信号を送信
するように支柱（３９ａ）に取付けられている。

したがって、上記車両が、路側アンテナの前を通過する
ときの車載アンテナに受信される信号のレベルは、第９
図の如く車両が路側アンテナの近くにあるときには、車
載アンテナの上方向ビームで受信レベルが左右されるこ
とになり、車載アンテナが鍔のない従来のものであれば
、リップルの多いものとなるが、鍔状の方形板をつけて
上方向ビームをリップルの少ないものに改善した上記実
施例の車載アンテナであれば、リップルが少なくなり路
側アンテナ（３９）から放射された電波をかなり忠実に
、かつ、高い感度で受信し、有効に車載装置に対して供
給することができる。

したがって、上記路側アンテナ（３９）からの放射信号
に対する受信信号レベルが所定の基準レベルより低くな
った場合に、路側アンテナ（３９）と正対する状態であ
ると判定することができるー。

さらに詳細に説明すると、車両が路側アンテナに余り接
近していない状態においては、車両の前後方向における
水平指向性、および垂直指向性が高いのであるから、路
側アンテナから放射される信号の受信感度が高く、した
がって、広範囲にわたるデータ授受を行なわせることが
できる。そして、車両が路側アンテナに正対する状態に
なった場合には、車両の横方向に関して、はね上−】た
垂直指向性を有しているのであるから、路側アンテナか
らの直接信号のみを受信し、他の経路を通ってくる信号
（他の車両等により反射され、或は散乱された信号）は
殆ど受信しないことになる。

この結果、データ授受可能領域を十分に広く確保するこ
とができるとともに、位置検出のためには、路側アンテ
ナからの直接信号成分のみを受信して位置検出精度を高
く維持するることができる。

尚、この発明は上記の実施例に限定されるものではなく
、例えば路側アンテナとしてスプリットビーム特性のも
のを使用する代わりにシャープビーム特性のも−の、シ
ングルビーム特性のものを使用することが可能である他
、路側アンテナとして道路の幅方向に近接させたものを
使用する代わりに道路の直上１′ニ一位置させたものを
要することが可能であり、さらに、鍔状の導体を別体、
或は、−体に接地板に設けることが可能である他、車両
以外の移動体に搭載することにより、優れた水平指向性
、および垂直指向性を達成することが可能であり、その
他、この発明の要旨を変更しない範囲内において種々の
設計変更を施すことが可能である。

〈発明の効果〉 以上のようにこの発明は、外周に鍔状の導体が設けられ
た接地板の所定位置に、互に同相給電される１対のモノ
ボール放射素子を取付けているので、マルチパスによる
フェーディング現象の影響を排除して送信信号に忠実な
受信特性を発揮することができるとともに、信号受信可
能領域を広く保持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図はこの発明の移動体アンテナの一実施例を示す斜
視図、 第２図は縦断面図、 第３図は水平指向性を示す図、 第４図、および第５図は垂直指向性を示す図、第６図は
水平指向性の計算値を示す図、第７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８図は路側ビーコン方式を説明する概略図、第９図は
路側アンテナと車載アンテナとの関係を詳細に示す図、 第１０図は従来例による受信波形を示す図。 （１）・・・接地板、（４）・・・モノボール放射素子
、（５）・・・方形板 特許出願人　　住友電気工業株式会社 第３図 八〇 第４図 八〇 第５図 八〇

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、接地板に対して所定の位置関係を保持 させた状態で、互に同相給電される１対 のモノポール放射素子を取付けていると ともに、接地板の周縁から外方に延びる 鍔状導体を設けていることを特徴とする 移動体アンテナ。 ２、１対のモノポール放射素子が移動体の 移動方向と直角な方向に配設されている 上記特許請求の範囲第１項記載の移動体 アンテナ。 ３、鍔状導体の外周が方形である上記特許 請求の範囲第１項記載の移動体アンテナ。