通信システム、車載機、車両及び送信機
【課題】自車の走行位置を精度良く特定することができ、自車の進行方向前方の所定位置までの距離を精度良く求めることができる通信システム、該通信システムを構成する車載機及び送信機並びに該車載機を備える車両を提供する。
【解決手段】車載機２０で自車が光ビーコン１０との通信可能な領域Ａに存在すると判定した場合、車載機２０が記憶している領域Ａの位置情報、送信機３０、４０の位置情報、領域Ａの上流端から停止線Ｐまでの距離、送信機３０、４０から送信された各信号の到達時間差に基づいて、領域Ａにおける自車の位置を高精度に特定するとともに、停止線Ｐまでの距離を高精度に算出する。
【解決手段】車載機２０で自車が光ビーコン１０との通信可能な領域Ａに存在すると判定した場合、車載機２０が記憶している領域Ａの位置情報、送信機３０、４０の位置情報、領域Ａの上流端から停止線Ｐまでの距離、送信機３０、４０から送信された各信号の到達時間差に基づいて、領域Ａにおける自車の位置を高精度に特定するとともに、停止線Ｐまでの距離を高精度に算出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、道路を走行する車両の位置を高精度に特定することができる通信システム、該通信システムを構成する車載機及び送信機並びに該車載機を備える車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、交差点内及びその付近での車両同士、あるいは車両と歩行者との交通事故を防止するために、交差点に設置された信号機の灯色の表示情報を交差点に向かって走行してくる車両に対して送信し、車両に搭載された車載機で表示情報を受信し、受信した表示情報に基づいて交差点の手前で安全に停止することができるか否か、あるいは、交差点を安全に通過することができるか否かを判定し、判定結果に応じて運転者に音声で注意を促すシステムがある。また、車載機で受信した信号機の表示情報に基づいて、交差点を安全に通過することができるか否かを判定し、判定結果に応じて車両のブレーキ制御を行う信号機連動式車両速度制御装置が提案されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特許第２８０６８０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
交差点手前で安全に車両を停止させる場合、交差点付近に設けられた停止線の手前で確実に車両を停止させる必要があり、車両から停止線までの距離を正確に把握しておく必要がある。しかしながら、特許文献１の装置にあっては、車両を減速させる制御が自動的に行われても車両から停止線までの距離が正確に判らないため、車両を停止線の手前で確実に停止させることは困難であり、オーバーランといった不具合を生じる恐れがある。このため、従来の技術では、車両を停止線の手前で確実に停止させて交差点における交通事故を未然に防止するには不十分な面があった。
【０００４】
一方、ＧＰＳ（Global Positioning System）を用いたカーナビゲーションシステムの機能により自車の走行位置を検出し、地図データに基づいて交差点の位置を特定することによって、現在の走行位置から自車前方にある交差点手前の停止線の位置までの距離を算出することができる。しかし、ＧＰＳ等による位置検出では、都市部においては建物又は車両などの影響により、十分な数のＧＰＳ等の電波を受信できないことが多く、誤差が大きくなるため、正確な運転支援を行うことが困難であった。
【０００５】
本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであり、自車の走行位置を精度良く特定することができ、自車の進行方向前方の所定位置までの距離を精度良く求めることができる通信システム、該通信システムを構成する車載機及び送信機並びに該車載機を備える車両を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１発明に係る通信システムは、同一周期であって互いに同期した信号を送信する複数の送信機と、該送信機が送信した信号を受信する車載機とを備える通信システムであって、前記車載機は、道路上の所定の領域及び前記複数の送信機の位置情報を記憶する手段と、自車が前記領域内に存在するか否かを判定する判定手段と、前記複数の送信機が送信した各信号の到達時間差を取得する時間差取得手段と、前記判定手段で自車が前記領域内に存在すると判定した場合、前記時間差取得手段で取得した到達時間差及び前記位置情報に基づいて自車位置を特定する特定手段とを備えることを特徴とする。
【０００７】
第２発明に係る通信システムは、第１発明において、車載機に対して所定の情報を送信する光ビーコンを備え、前記判定手段は、前記光ビーコンから所定の情報を受信した場合、自車が前記領域内に存在すると判定するように構成してあることを特徴とする。
【０００８】
第３発明に係る通信システムは、第１発明又は第２発明において、前記特定手段は、前記領域内の所定の第１地点に対する位置を特定するように構成してあり、前記第１地点と前記領域よりも車両の進行方向下流側にある所定の第２地点との間の道路形状に関する道路形状情報を取得する道路形状情報取得手段と、該道路形状情報取得手段で取得した道路形状情報及び前記特定手段で特定した位置に基づいて、前記第２地点までの距離を算出する算出手段とを備えることを特徴とする。
【０００９】
第４発明に係る通信システムは、第３発明において、前記道路形状情報は、前記第１地点と第２地点との間の道路を１又は複数の区間に分割した各区間についての距離、勾配及び曲率のうち少なくとも１つを含むことを特徴とする。
【００１０】
第５発明に係る通信システムは、第３発明又は第４発明において、前記複数の送信機及び光ビーコンのうち少なくとも１つは、前記道路形状情報を車載機へ送信する送信手段を備えることを特徴とする。
【００１１】
第６発明に係る通信システムは、第１発明乃至第５発明のいずれかにおいて、前記車載機は、搭載位置の高さ情報を記憶する記憶手段を備え、前記特定手段は、前記高さ情報に基づいて自車位置を特定するように構成してあることを特徴とする。
【００１２】
第７発明に係る通信システムは、第１発明乃至第６発明のいずれかにおいて、前記複数の送信機は、信号を変調する変調手段を備え、該変調手段で変調した信号を送信するように構成してあり、前記車載機は、受信した信号を復調する復調手段を備え、前記時間差取得手段は、前記復調手段で復調した信号に基づいて、各信号の到達時間差を取得するように構成してあることを特徴とする。
【００１３】
第８発明に係る通信システムは、第１発明乃至第６発明のいずれかにおいて、前記複数の送信機は、信号を直交周波数多重方式の搬送波に割り当てる割当手段を備え、該割当手段で信号が割り当てられた搬送波を送信するように構成してあり、前記車載機は、前記搬送波を受信する受信手段を備え、前記時間差取得手段は、受信した搬送波に基づいて、各信号の到達時間差を取得するように構成してあることを特徴とする。
【００１４】
第９発明に係る通信システムは、第７発明又は第８発明において、前記複数の送信機は、立ち上がりを有する信号を所定の間隔で送信するように構成してあり、前記時間差取得手段は、受信した各信号の立ち上がり時点に基づいて、各信号の到達時間差を取得するように構成してあることを特徴とする。
【００１５】
第１０発明に係る通信システムは、第１発明乃至第６発明のいずれかにおいて、前記複数の送信機は、交番波形の信号を送信するように構成してあり、前記時間差取得手段は、受信した各信号の位相差に基づいて、各信号の到達時間差を取得するように構成してあることを特徴とする。
【００１６】
第１１発明に係る通信システムは、第１０発明において、前記複数の送信機は、信号を変調する変調手段を備え、該変調手段で変調した信号を送信するように構成してあり、前記車載機は、受信した信号を復調する復調手段を備え、前記時間差取得手段は、前記復調手段で復調した各信号の位相差に基づいて、各信号の到達時間差を取得するように構成してあることを特徴とする。
【００１７】
第１２発明に係る通信システムは、第１発明乃至第６発明のいずれかにおいて、一の送信機は、信号の送信時点より所定時間だけ早い時点で同期用信号を他の送信機へ送信するように構成してあり、前記他の送信機は、前記同期用信号を受信した時点及び前記一の送信機までの距離に基づいて前記同期用信号が送信された時点を特定する特定手段と、該特定手段で特定した時点及び前記所定時間に基づいて、信号を送信する時点を決定する決定手段を備えることを特徴とする。
【００１８】
第１３発明に係る通信システムは、第１発明乃至第６発明のいずれかにおいて、所定の同期信号を送信する同期用送信機を備え、前記複数の送信機は、前記同期用送信機が送信した同期用信号を受信する受信手段と、受信した同期用信号及び前記同期用送信機までの距離に基づいて、信号を送信する時点を決定する決定手段とを備えることを特徴とする。
【００１９】
第１４発明に係る通信システムは、第１発明乃至第６発明のいずれかにおいて、前記送信機は、所定の周期の基準周期信号を生成する生成手段と、該生成手段で生成した基準周期信号に基づいて、信号の周期を決定する決定手段とを備えることを特徴とする。
【００２０】
第１５発明に係る通信システムは、第１４発明において、一の送信機は、信号を他の送信機へ無線又は有線で送信するように構成してあり、前記他の送信機は、受信した信号に基づいて、前記生成手段で生成する基準周期信号の周期を調整する調整手段を備え、前記決定手段は、前記調整手段で周期が調整された基準周期信号に基づいて、信号の周期を決定するように構成してあることを特徴とする。
【００２１】
第１６発明に係る通信システムは、第１４発明において、所定周期の周期調整信号を送信する周期調整用送信機を備え、前記送信機は、前記周期調整用送信機が送信した周期調整信号を受信する受信手段と、受信した周期調整信号に基づいて、前記生成手段で生成する基準周期信号の周期を調整する調整手段を備え、前記決定手段は、前記調整手段で周期が調整された基準周期信号に基づいて、信号の周期を決定するように構成してあることを特徴とする。
【００２２】
第１７発明に係る通信システムは、第１発明乃至第６発明のいずれかにおいて、前記送信機は、ＧＮＳＳ衛星が送信した信号を受信する受信手段と、受信した信号に基づいて、信号の周期を決定する決定手段とを備えることを特徴とする。
【００２３】
第１８発明に係る車載機は、同一周期であって互いに同期した信号を受信する車載機であって、道路上の所定の領域及び複数の送信機の位置情報を記憶する手段と、自車が前記領域内に存在するか否かを判定する判定手段と、前記複数の送信機が送信した各信号の到達時間差を取得する時間差取得手段と、前記判定手段で自車が前記領域内に存在すると判定した場合、前記時間差取得手段で取得した到達時間差及び前記位置情報に基づいて自車位置を特定する特定手段とを備えることを特徴とする。
【００２４】
第１９発明に係る車両は、前述の発明に係る車載機を備えることを特徴とする。
【００２５】
第２０発明に係る送信機は、お互いに同期した信号を送信する送信機であって、他の送信機から信号の送信時点より所定時間だけ早い時点に送信された同期用信号を受信する受信手段と、該受信手段で同期用信号を受信した時点及び前記他の送信機までの距離に基づいて前記同期用信号が送信された時点を特定する特定手段と、該特定手段で特定した時点及び前記所定時間に基づいて、信号を送信する時点を決定する決定手段とを備えることを特徴とする。
【００２６】
第１発明、第１８発明及び第１９発明にあっては、道路を走行する車両に搭載された車載機で自車が道路上の所定の領域に存在するか否かを判定する。道路上の所定の領域は、例えば、光ビーコン、電波ビーコン、ＤＳＲＣ（Dedicated Short Range Communication：狭域通信）などの路側装置と車両との道路上の通信領域とすることができる。車載機は、自車が所定の領域に存在すると判定した場合、同一周期であって互いに同期した信号を送信する複数（例えば、２つ）の送信機が送信した信号を受信し、受信した各信号の到達時間差を取得する。車載機は、取得した到達時間差に基づいて、自車と一方の送信機との間の距離と、自車と他方の送信機との間の距離との距離差を求める。この場合、自車は、２つの送信機の位置を焦点とし、距離差が一定となる双曲線上に存在する。車載機は、予め記憶した送信機の位置情報に基づいて双曲線の焦点の位置を特定し、さらに所定の領域の位置情報に基づいて、所定の領域にある双曲線上の位置を自車の位置として特定する。これにより、自車の走行位置を精度良く特定することができる。なお、位置情報は、例えば、地図データベース等から取得して記憶してもよく、あるいは、路側装置から受信して記憶するようにしてもよい。
【００２７】
第２発明にあっては、車載機は、光ビーコンから所定の情報を受信した場合、自車が所定の領域内に存在すると判定する。例えば、光ビーコンの投受光器から送信されるダウンリンク情報を車載機で受信した場合、車載機は、自車の車両ＩＤを含むアップリンク情報を投受光器に対して送信する。光ビーコンは、車載機からアップリンク情報を受信した場合、受信した前記アップリンク情報に含まれる車両ＩＤを格納した車線通知情報を含む所定のダウンリンク情報を車載機へ送信し、車載機は、所定のダウンリンク情報を受信した時点で、自車が所定の領域内（前記光ビーコンの通信領域内）に存在すると判定することができる。また、前記所定のダウンリンク情報に含まれる車線通知情報は、自車の車両ＩＤに車線番号が対応付けられた形式で構成されているため、車載機は、対応付けられた前記車線番号を自車の走行車線として認識することができる。すなわち、光ビーコンを用いることにより、所定の領域を道路上のほぼ１車線分の狭い範囲に限定することができ、自車の位置を一層高精度で特定することができる。
【００２８】
第３発明にあっては、所定の領域内の所定の第１地点の位置情報を記憶しておき、車載機は、自車の位置を第１地点に対する位置（例えば、第１地点からの距離Ｌ２）として特定する。第１地点としては、例えば、所定の領域の車両進行方向最も上流側の地点（上流端）とすることができる。車載機は、第１地点と前記領域よりも車両の進行方向下流側にある所定の第２地点（例えば、交差点手前の停止線）との間の道路形状に関する道路形状情報（例えば、距離Ｌ１）を取得する。車載機は、取得した道路形状情報（例えば、距離Ｌ１）及び特定した位置（第１地点からの距離Ｌ２）に基づいて、第２地点までの距離Ｌ１−Ｌ２を算出する。これにより、自車の進行方向前方の所定位置までの距離を精度良く求めることができる。
【００２９】
第４発明にあっては、道路形状情報は、第１地点と第２地点との間の道路を１又は複数の区間に分割した各区間についての距離、勾配及び曲率のうち少なくとも１つを含む。これにより、第１地点と第２地点との間の道路形状に拘わらず、第１地点と第２地点との間の距離を取得することができる。
【００３０】
第５発明にあっては、複数の送信機及び光ビーコンのうち少なくとも１つは、道路形状情報を車載機へ送信する。これにより、車載機で予め道路形状情報を記憶しておく必要がなく、所要の交差点手前を走行する都度、例えば、自車から前方の停止線までの距離を算出するのに必要な道路形状情報を取得することができる。
【００３１】
第６発明にあっては、車載機は、車両に搭載する際の搭載位置の高さ情報を記憶してあり、記憶した高さ情報に基づいて自車位置を特定する。２つの送信機から受信した各信号の到達時間差（距離差に相当）に基づいて、自車の位置を、２つの送信機の位置を焦点とし、距離差が一定となる双曲線上に特定する際に、車載機の路面からの高さとして一定の値を用いる場合に比べて、車両毎に異なる車載機の高さを用いることができ、より精度良く双曲線を特定することができ、自車の位置を一層高精度に特定することができる。
【００３２】
第７発明にあっては、複数の送信機は、変調した信号を車載機へ送信し、車載機は、受信した信号を復調し、復調後の信号に基づいて、各信号の到達時間差を取得する。例えば、周波数が１０ｋＨｚ程度の信号を数百ＭＨｚ程度の搬送波で変調することができる。所要の周波数帯の搬送波を用いることにより、電波の所要の周波数帯を用いて信号を送受信することができる。
【００３３】
第８発明にあっては、複数の送信機は、信号を直交周波数多重方式の搬送波に割り当て、信号を割り当てた搬送波を送信する。例えば、送信する信号に逆フーリエ変換して周波数の異なる少なくとも１つのサブキャリア（搬送波）に変換し、変換した信号をＤＡ変換して送信機から車載機に対して送信する。車載機は、送信された搬送波をＡＤ変換し、変換後の信号同士をパターンマッチングすることで各信号の到達時間差を取得する。直交周波数多重方式を用いることにより、他の帯域における通信との干渉を少なくしつつ周波数帯の利用効率を向上させることができる。
【００３４】
第９発明にあっては、複数の送信機は、立ち上がりを有する信号を所定の間隔Ｔ１で送信する。所定の間隔Ｔ１は、例えば、送信機から送信された信号が車載機で受信されるまでに要する最大時間Ｔ２と、マルチパスによる遅延波が直接波に影響を与える時間Ｔ３との合計値より長くする。車載機は、複数の送信機が送信した各信号の立ち上がり時点の時間差に基づいて、到達時間差を取得する。これにより、信号の立ち上がり部分がマルチパスによる影響を受けることがなく、精度良く到達時間差を取得することができる。
【００３５】
第１０発明にあっては、複数の送信機は、交番波形（例えば、正弦波形）の信号を送信し、車載機は、受信した信号の位相差に基づいて、各信号の到達時間差を取得する。例えば、２つの送信機から正弦波状の信号を送信し、車載機で受信した各信号の位相差を位相検出器で検出することができ、簡便な構成で到達時間差を取得することができる。
【００３６】
第１１発明にあっては、複数の送信機は、正弦波状の信号（例えば、周波数が１０ｋＨｚ）で搬送波（例えば、周波数が数百ＭＨｚ）を変調（例えば、周波数変調）し、変調後の信号を送信する。車載機は、受信した搬送波を復調して元の信号を取り出し、各信号の位相差に基づいて、到達時間差を取得する。各信号の位相差を位相検出器で検出することができ、簡便な構成で到達時間差を取得することができる。
【００３７】
第１２発明及び第２０発明にあっては、一の送信機は、信号の送信時点より所定時間Ｔ４だけ早い時点ｔ１で同期用信号を他の送信機へ送信する。他の送信機は、同期用信号を受信した時点ｔ２及び一の送信機までの距離に基づいて同期用信号が送信された時点ｔ１を特定する。ここで、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの時間差をＴ５とする。他の送信機は、同期信号を受信した時点ｔ２から時間Ｔ６（Ｔ６＝Ｔ４−Ｔ５）経過の時点を、信号を送信する時点として決定する。これにより、複数の送信機で送信する信号を精度良く同期させることができる。
【００３８】
第１３発明にあっては、同期用送信機は、所定の同期信号を複数の送信機へ送信する。複数の送信機それぞれは、同期信号を受信し、同期信号を受信した時点及び同期用送信機までの距離に基づいて、同期信号が送信された時点を特定し、特定した時点から所要の時間経過時点を信号の送信時点として決定する。これにより、複数の送信機で送信する信号を精度良く同期させることができる。
【００３９】
第１４発明にあっては、各送信機は、所定の周期の基準周期信号（例えば、水晶発振器による基準クロック信号）を生成し、生成した基準周期信号に基づいて、信号の周期を決定する。各送信機が送信する信号を基準周期信号に基づいて決定するため、送信機は、お互いに同一周期の信号を送信することができる。
【００４０】
第１５発明にあっては、一の送信機は、信号を他の送信機へ無線又は有線で送信する。他の送信機は、受信した信号に基づいて、基準周期信号の周期（周波数）を調整し、周期が調整された基準周期信号に基づいて、信号の周期を決定する。これにより、基準周期信号の周期が、何らかの理由（例えば、経年変化）で初期の値から変化した場合であっても、一方の送信機が送信する信号の周期に応じて、他方の送信機の基準周期信号の周期を調整し、他方の送信機は、一方の信号の周期と同一周期の信号を送信することができる。これにより、各送信機で送信する信号の周期を同一にすることができる。
【００４１】
第１６発明にあっては、周期調整用送信機は、所定周期（周波数）の周期調整信号を各送信機へ送信する。各送信機は、周期調整信号を受信し、受信した周期調整信号に基づいて、基準周期信号の周期（周波数）を調整する。各送信機は、調整した基準周期信号に基づいて、信号の周期を決定する。これにより、各送信機で送信する信号の周期を同一にすることができる。
【００４２】
第１７発明にあっては、各送信機は、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）衛星が送信した信号（例えば、約１０ＭＨｚの基準発振周波数の信号）を受信し、受信した信号に基づいて、信号の周期を決定する。これにより、各送信機で送信する信号の周期を同一にすることができる。
【発明の効果】
【００４３】
本発明にあっては、自車の走行位置を精度良く特定することができ、自車の進行方向前方の所定位置までの距離を精度良く求めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４４】
実施の形態１
以下、本発明を実施の形態を示す図面に基づいて説明する。図１は本発明に係る通信システムの概要を示す模式図である。本発明に係る通信システムは、特に、路車間通信システムとして実現することができ、光ビーコン１０、車両に搭載された車載機２０、道路付近の所定の位置に設置され、同一周期であって互いに同期した信号を送信する送信機３０、４０などを備えている。
【００４５】
光ビーコン１０は、投受光器を備えた通信部１１を通じて、道路上の所定の領域Ａにおいて、車載機２０と通信可能に設置してある。また、領域Ａの車両進行方向下流側には、停止線Ｐを設けている。
【００４６】
本発明に係る通信システムは、車載機２０で自車が光ビーコン１０との通信可能な領域Ａに存在すると判定した場合、送信機３０、４０から送信された信号の到達時間差に基づいて、自車の送信機３０、４０との位置関係、すなわち、領域Ａにおける自車の位置を高精度に特定するとともに、停止線Ｐまでの位置（距離）を高精度に算出するものである。なお、図１において、道路は１車線のみ示しているが、道路の車線数は１車線に限定されるものではなく、各車線に対して光ビーコン１０の投受光器を配置することにより、複数の車線を有する道路であっても、本発明を適用することができる。以下詳細に説明する。
【００４７】
図２は本発明に係る通信システムの構成を示すブロック図である。光ビーコン１０は、投受光器を備え、車載機２０との通信機能を有する通信部１１、光ビーコン１０の動作を制御する制御部１２、中央装置５０との通信機能を備える端末通信部１３、車載機２０との通信可能な道路上の領域Ａに関する位置情報及び送信機３０、４０に関する位置情報を記憶する記憶部１４などを備えている。光ビーコン１０の記憶部１４に記憶する各種情報は、中央装置５０から受信することができる。なお、記憶部１４に記憶する各種情報は、光ビーコン１０を設置する際に、記憶部１４に予め記憶することもできる。
【００４８】
送信機３０は、通信部３１、制御部３２などを備えている。通信部３１は、例えば、ＶＨＦ／ＵＨＦ帯の周波数帯域の電波を車載機２０に対して送信する。通信部３１は、搬送波生成回路、変調回路等（不図示）を備え、制御部３２の制御のもと、所定の信号（例えば、周波数が１０ｋＨｚ程度の矩形波信号）に基づいて搬送波（例えば、周波数が１００ＭＨｚ程度、２００ＭＨｚ程度、あるいは７００ＭＨｚ程度など）を周波数変調し、アンテナ（不図示）を通じて変調後の搬送波を送信する。なお、送信機３０が使用する周波数帯域は、一例であって、ＶＨＦ／ＵＨＦ帯に限定されるものではなく、他の周波数帯域でもよい。例えば、自動車専用として割り当てられている５．８ＧＨｚ帯を使用してもよく、また、携帯電話、ＰＨＳ等で使用する周波数帯域を使用することも可能である。
【００４９】
また、送信機４０は、通信部４１、制御部４２などを備え、送信機３０が送信する信号（例えば、周波数が１０ｋＨｚ程度の矩形波信号）と同期（矩形波信号の立ち上がり時点が一致した状態）した信号を車載機２０に対して送信する。送信機４０の構成は、送信機３０の構成と同一である。なお、送信機３０、４０が送信する信号の同期方法については、後述する。
【００５０】
車載機２０は、赤外線を利用して光ビーコン１０との通信機能を有する第１通信部２１、送信機３０、４０との通信機能を有する第２通信部２２、車載機２０の動作を制御する制御部２３、記憶部２４、表示部２５、操作部２６などを備えている。なお、車載機２０は、ＧＰＳ（Global Positioning System）受信機能、地図データベース（いずれも不図示）などを備えることもできる。
【００５１】
第１通信部２１は、光ビーコン１０から送信されるダウンリンク情報を受信するとともに、光ビーコン１０に対してアップリンク情報を送信する。
【００５２】
図３は光ビーコン１０と車載機２０との間の双方向通信を説明する説明図である。道路上の領域Ａは、車載機２０が光ビーコン１０と通信可能な領域を示している。図３に示すように、領域Ａは、自車Ｃの進行方向上流側の領域Ａ１と下流側の領域Ａ２とに分けられている。領域Ａ１は、光ビーコン１０から車載機２０に対してダウンリンク情報を送信することができるとともに、車載機２０から光ビーコン１０に対してアップリンク情報を送信することができる領域である。一方、領域Ａ２は、光ビーコン１０から車載機２０に対してダウンリンク情報を送信することができる領域である。
【００５３】
光ビーコン１０は、例えば、車線通知情報を含むダウンリンク情報を道路上の領域Ａに対して所定のダウンリンク周期で繰り返し送信する。車載機２０を搭載した自車Ｃが領域Ａ内に進入した場合、第１通信部２１は、ダウンリンク情報を受信し、受信したダウンリンク情報を制御部２３へ出力する。
【００５４】
制御部２３は、第１通信部２１を通じて、ダウンリンク情報を受信することで自車Ｃが領域Ａ内に存在していることを判定することができる。すなわち、制御部２３は、第１通信部２１でダウンリンク情報を受信した時点ｔａ１において自車Ｃが領域Ａ内に存在すると判定することができる。
【００５５】
車載機２０は、ダウンリンク情報を受信すると、第１通信部２１を通じて光ビーコン１０に対して、車両ＩＤを含むアップリンク情報を所定のアップリンク周期で繰り返し送信する。
【００５６】
光ビーコン１０がアップリンク情報を受信すると、光ビーコン１０は、ダウンリンクの切替を行い、車線通知情報、領域Ａに関する位置情報（例えば、領域Ａの車両進行方向の最上流地点Ｑの位置情報、領域Ａと送信機３０、４０との位置関係など）、地点Ｑから停止線Ｐまでの距離Ｌ１を含む道路形状情報、送信機３０、４０に関する位置情報などのダウンリンク切替後のダウンリンク情報を車載機２０に対して送信する。なお、位置情報は、緯度及び経度で表される絶対位置でもよく、あるいは、所定の基準地点からの相対位置でもよい。
【００５７】
第１通信部２１は、ダウンリンク切替後のダウンリンク情報を受信し、受信したダウンリンク情報を制御部２３へ出力する。
【００５８】
制御部２３は、第１通信部２１を通じて、ダウンリンク切替後のダウンリンク情報を受信することで自車Ｃが領域Ａ内に存在していることを判定することもできる。すなわち、制御部２３は、第１通信部２１でダウンリンク切替後のダウンリンク情報を受信した時点ｔａ２において自車Ｃが領域Ａ内に存在すると判定することができる。また、ダウンリンク切替後のダウンリンク情報に含まれる車線通知情報は、自車の車両ＩＤに車線番号が対応付けられた形式で構成されているため、制御部２３は、対応付けられた前記車線番号を自車の走行車線として認識することができる。すなわち、光ビーコンを用いることにより、所定の領域を道路上のほぼ１車線分の狭い範囲に限定することができ、自車の位置を一層高精度で特定することができる。なお、自車Ｃが領域Ａ内に存在していると判定する時点は、時点ｔａ１又は時点ｔａ２のいずれでもよい。
【００５９】
第２通信部２２は、送信機３０、４０が送信した信号を受信する。より具体的には、第２通信部２２は、復調回路を備え、送信機３０、４０が送信した電波を受信し、受信した電波を復調して元の信号を抽出する。第２通信部２２は、抽出した各信号に基づいて、各信号の到達時間差を算出し、算出した到達時間差を制御部２３へ出力する。
【００６０】
図４は信号の到達時間差の算出例を示す説明図である。図４は、送信機３０、４０が送信する信号波形、及び送信機３０、４０からの信号を車載機２０で受信した信号波形を示す。図４に示すように、送信機３０、４０それぞれは、同一周期であってお互いに同期した信号を送信する。
【００６１】
車載機２０から送信機３０までの距離が、車載機２０から送信機４０までの距離より短いとすると、車載機２０には、送信機３０からの信号が先に到達し、送信機４０からの信号がΔＴ１だけ遅れて到達する。第２通信部２２は、受信した各信号に基づいて、到達時間差ΔＴ１を算出し、算出した到達時間差ΔＴ１を制御部２３へ出力する。なお、送信機３０、４０がお互いに同期した信号を繰り返し送信することで、車載機２０は、逐一到達時間差を算出することができる。また、所定の時間内に、複数回にわたって前記到達時間差を算出した上で、これらの平均値又は中央値等を取得する方法を用いることもできる。このような方法によれば、ノイズ等による影響を低減し、安定した到達時間差を得ることができる。なお、各信号の到達時間差の算出は、信号波形の立ち上がり部分のみならず、立ち下り部分で算出することもできる。
【００６２】
制御部２３は、第１通信部２１を通じて、ダウンリンク切替後のダウンリンク情報を受信した場合、受信したダウンリンク情報に含まれる情報（例えば、車線通知情報、領域Ａの車両進行方向の最上流地点Ｑの位置情報、地点Ｑから停止線Ｐまでの距離Ｌ１、送信機３０、４０に関する位置情報など）を記憶部２４に記憶する。
【００６３】
制御部２３は、自車が領域Ａに存在すると判定した場合（例えば、上述の時点ｔａ２）、第２通信部２２を通じて取得した到達時間差ΔＴ１に基づいて、自車の位置を特定する。以下、自車の位置を特定する方法について説明する。
【００６４】
図５は信号の到達時間差に基づいて自車位置を特定する例を示す説明図である。図５に示すように、送信機３０、４０を通る直線をｘ軸とし、送信機３０、４０の中点を通りｘ軸に垂直な直線をｙ軸とする。ｘｙ座標において、送信機３０のｘ座標を（ａ2 ＋ｂ2 ）の２分の１乗とし、送信機４０のｘ座標を（ａ2 ＋ｂ2 ）の２分の１乗に−１を積算した値とする。この場合、送信機３０までの距離と送信機４０までの距離との距離差が一定である位置は、式（１）で表すことができる。これは、送信機３０、４０の位置を焦点とする双曲線である。
【００６５】
【数１】
【００６６】
すなわち、図５に示すように、例えば、到達時間差がΔＴ１である場合、ΔＴ１に基づいて、自車の位置から送信機３０までの距離と、自車の位置から送信機４０までの距離との距離差を算出することができ、図中ΔＴ１で示す双曲線が道路上の領域Ａと重なる位置を自車の位置として特定することができる。なお、双曲線を特定する場合、車載機２０の路面からの高さは、例えば、５０ｃｍ、１ｍなど予め決定することができる。あるいは、記憶部２４に車載機２０の設置高さ情報を記憶しておき、記憶した高さを用いて双曲線を特定することができる。
【００６７】
また、送信機３０、４０の設置位置が異なるような場合、車載機２０で算出した到達時間差がΔＴ２である場合、ΔＴ１で示す双曲線とは異なる双曲線（ΔＴ２）が道路上の領域Ａと重なる位置を自車の位置として特定することができる。送信機３０、４０の設置位置は、道路上の領域Ａにおいて自車の位置が特定できるように決定することができる。
【００６８】
次に具体的な数値例を用いて説明する。送信機３０、４０が２０ｍ離隔して設置されているとする。車載機２０で送信機３０からの信号が、送信機４０からの信号よりも２０ナノ秒早く到達したとすると、到達時間差は２０ナノ秒となる。信号の伝播速度を光速とすると、車載機２０から送信機３０までの距離は、車載機２０から送信機４０までの距離よりも６ｍ短くなる。
【００６９】
自車の位置を（ｘ、ｙ）とすると、自車の位置は、式（２）で表される曲線上にある。式（２）を演算すると式（３）を導くことができ、自車は、式（３）で表される双曲線が道路上の領域Ａと重なる位置に存在することが判る。
【００７０】
表示部２５は、ヘッドアップディスプレイ、カーナビゲーションシステム又は監視モニタなどの液晶表示パネルであり、運転者に対して、各種交通情報を表示することができる。例えば、交差点又は停止線までの距離、交差点を安全に走行できない場合の警告等を表示する。
【００７１】
操作部２６は、各種操作パネルを備え、運転者と車載装置２０とのユーザインタフェースとして機能する。例えば、操作部２６は、運転者の操作により車載装置２０の動作の開始又は停止の操作を受け付ける。
【００７２】
次に本発明に係る通信システムの動作について説明する。図６は本発明に係る通信システムにおいて車載機２０の処理内容を示す説明図である。自車Ｃが道路を停止線に向かって走行し、光ビーコン１０との通信が可能な領域Ａに進入した場合、車載機２０は、送信機３０、４０の位置情報、領域Ａの上流端の位置情報、領域Ａと送信機３０、４０との位置関係、領域Ａの上流端から停止線までの距離Ｌ１などを含むダウンリンク情報を光ビーコン１０から取得して一旦記憶する。車載機２０は、ダウンリンク情報を取得した時点ｔａ２に自車Ｃが領域Ａに存在すると判定する。
【００７３】
自車Ｃが領域Ａに存在すると判定した場合、車載機２０は、送信機３０、４０から送信された各信号の到達時間差ΔＴ１、車載機２０の路面からの高さ、送信機３０、４０の位置情報、領域Ａと送信機３０、４０との位置関係などに基づいて、自車Ｃが存在する双曲線ΔＴ１を特定するとともに、双曲線ΔＴ１と領域Ａとが重なる位置を自車Ｃの位置として特定する。なお、図中の双曲線ΔＴ１の位置は、一例であって、これに限定されるものではない。
【００７４】
領域Ａと重なる双曲線の線分の距離が長い場合であっても、領域Ａの位置情報（例えば、領域Ａの各４隅の位置情報、道路進行方向と送信機３０、４０がなす直線との角度など）に基づいて、例えば、双曲線のうち、領域Ａに重なる線分の中点を自車Ｃの位置とすることができる。また、道路の進行方向と送信機３０、４０がなす直線との角度を調整して送信機３０、４０を配置し、双曲線と道路進行方向とのなす角度ができるだけ直交するようにすれば、自車Ｃの位置をさらに精度良く特定することができる。
【００７５】
車載機２０は、さらに特定した自車Ｃの位置、領域Ａの上流端の位置などに基づいて、領域Ａの上流端から自車Ｃまでの距離Ｌ２を算出する。また、車載機２０は、算出した距離Ｌ２及び記憶した距離Ｌ１に基づいて、自車Ｃの停止線までの距離Ｌ１−Ｌ２を算出する。これにより、自車Ｃの走行位置を精度良く特定することができ、自車Ｃの進行方向前方の所定位置（例えば、停止線）までの距離を精度良く求めることができる。
【００７６】
図７は送信機３０、４０が送信する信号の送信間隔の例を示す説明図である。図７に示すように、送信機３０、４０は、矩形状の送信波形を所定の間隔Ｔ１で送信する。送信機３０、４０が送信した信号は、車載機２０に直接到達する直接波と、周囲に存在する建物等により反射した後に直接波よりも遅延して到達する遅延波とが合成（重畳）した合成波となる。従って、車載機２０で受信する信号の受信波形は、送信波形にマルチパスにより遅延した信号が重畳したような波形となり、マルチパスによる遅延波が直接波に影響を与える時間は、例えば、Ｔ３となる。また、車載機２０と送信機３０、４０との距離に応じて、車載機２０が信号を受信する時点は、送信機３０、４０が信号を送信した時点から、例えば、最大時間Ｔ２だけ遅れる。
【００７７】
この場合、送信機３０、４０で送信する信号の送信間隔Ｔ１を、Ｔ１＞Ｔ２＋Ｔ３に設定することにより、車載機２０で受信した各信号の立ち上がり部分がマルチパスによる影響を受けることがなく、精度良く到達時間差を求めることができる。
【００７８】
図８は送信機３０、４０が送信する信号の同期方法の例を示す説明図である。送信機３０は、送信機４０に対して、時点ｔ１において同期用信号を送信し、送信時点より時間Ｔ４だけ経過した時点で測位用信号を車載機２０へ送信するとする。
【００７９】
送信機４０では、送信機３０と送信機４０との距離に応じて、時点ｔ１より時間Ｔ５だけ経過した時点ｔ２に同期用信号を受信する。送信機４０は、送信機３０と送信機４０との距離情報を保持しておくことにより、同期用信号の送信時点ｔ１と受信時点ｔ２との差である時間Ｔ５を算出することができる。
【００８０】
送信機４０は、算出した時間Ｔ５及び予め保持した時間Ｔ４に基づいて、時間Ｔ６（Ｔ６＝Ｔ４−Ｔ５）を算出し、同期用信号の受信時点ｔ２から時間Ｔ６だけ経過した時点で測位用信号を送信する。これにより、送信機３０、４０で送信する信号（測位用信号）を完全に同期させることが可能となる。これにより、送信機３０、４０で送信する信号を精度良く同期させることができる。なお、同期用信号は、信号（測位用信号）を送信する都度、送信するようにすることができ、あるいは、所定の時間、信号（測位用信号）を何回か繰り返し送信した後に、同期用信号を挿入することもできる。また、送信機４０が送信機３０に対して同期信号を送信するようにしてもよい。
【００８１】
なお、送信機３０、４０が送信する信号を同期させる方法は、上述の例に限定されるものではなく、他の方法を用いてもよい。例えば、送信機３０、４０とは別に、同期用送信機を設置する。同期用送信機は、所定の同期信号を送信機３０、４０へ送信する。送信機３０、４０は、同期信号を受信し、同期信号を受信した時点及び同期用送信機までの距離に基づいて、同期信号が送信された時点を特定し、特定した時点から所要の時間経過時点を信号の送信時点として決定する。これにより、送信機３０、４０で送信する信号を精度良く同期させることができる。
【００８２】
送信機３０、４０が送信する信号は、互いに同一周期の信号を送信すべく、例えば、基準クロック信号に同期して信号を生成することができる。しかし、基準クロック信号を生成する水晶発振器の発振周波数は、経年変化等により誤差を生じ、各送信機３０、４０が送信する信号の周期（周波数）がずれる場合がある。以下、各送信機３０、４０の信号の周期を同一にする方法について説明する。
【００８３】
図９は送信機３０、４０が送信する信号の周期を同一にする方法の例を示す説明図である。図９（ａ）は、信号の周期がずれた場合を示し、送信機３０が送信する信号の周期はＴ７であり、送信機４０が送信する信号の周期は、Ｔ７と異なるＴ７’となっている。この場合、各送信機３０、４０には、位相同期回路（ＰＬＬ：Phase-locked loop）を設けておき、例えば、送信機３０は、信号を送信機４０へ無線又は有線で送信する。送信機４０は、受信した信号に基づいて、基準クロック信号の周期（周波数）を調整し、周期が調整された基準クロック信号に基づいて、信号の周期を決定する。これにより、図９（ｂ）に示すように、送信機４０が送信する信号の周期をＴ７’からＴ７に修正し、送信機３０の信号の周期と同一にすることができる。
【００８４】
なお、各送信機が送信する信号の周期を同一にする方法は、上述の例に限定されるものではなく、他の方法を用いてもよい。例えば、送信機３０、４０とは別に、周期調整用送信機を設置する。周期調整用送信機は、所定周期の周期調整信号を送信機３０、４０へ送信する。送信機３０、４０は、周期調整信号を受信し、周期調整信号の周期（周波数）に基づいて、基準クロック信号の周期（周波数）を調整し、周期が調整された基準クロック信号に基づいて、信号の周期を決定することができる。
【００８５】
また、周期調整用送信機に代えて、ＧＰＳ等を含むＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）衛星が送信する信号を受信し、受信した信号から基準発振周波数（例えば、約１０ＭＨｚ）の信号を抽出し、抽出した基準発振周波数の信号に基づいて、基準クロック信号の周期（周波数）を調整し、周期が調整された基準クロック信号に基づいて、信号の周期を決定することができる。
【００８６】
送信機３０、４０が送信する信号の波形は、矩形波形に限定されるものではなく、正弦波形であってもよい。図１０は正弦波形の信号を用いた場合の到達時間差の算出例を示す説明図である。図１０は送信機３０、４０が送信する信号波形、及び送信機３０、４０からの信号を車載機２０で受信した信号波形を示す。図１０に示すように、送信機３０、４０それぞれは、同一周期であってお互いに同期した信号を送信する。
【００８７】
この場合、第２通信部２２は、位相検出器（不図示）を備え、送信機３０、４０が送信した信号を受信し、受信した各信号を位相検出器へ出力する。位相検出器は、各信号の位相差を検出し、これにより、簡便な構成で各信号の到達時間差ΔＴを算出することができる。
【００８８】
なお、上述の正弦波形の信号を送信する場合、信号を変調して送信することもできる。例えば、送信機３０、４０は、正弦波状の信号（例えば、周波数が１０ｋＨｚ）で搬送波（例えば、周波数が数百ＭＨｚ）を変調（例えば、周波数変調）し、変調後の信号を送信する。車載機２０は、受信した搬送波を復調して元の信号を取り出し、各信号の位相差に基づいて、到達時間差を取得することができる。
【００８９】
以上説明したように、本発明にあっては、自車の走行位置を精度良く特定することができる。また、自車の進行方向前方の所定位置までの距離を精度良く求めることができる。また、車載機で予め道路形状情報を記憶しておく必要がなく、所要の交差点手前を走行する都度、必要な道路形状情報を取得することができる。また、車両毎に異なる車載機の高さを用いることができ、より精度良く自車の位置を特定することができる。また、所要の周波数帯の搬送波を用いることにより、電波の所要の周波数帯を用いて信号を送受信することができる。また、信号の立ち上がり部分がマルチパスによる影響を受けることがなく、精度良く到達時間差を取得することができる。また、複数の送信機で送信する信号を精度良く同期させることができる。
【００９０】
上述の実施の形態では、送信機３０、４０が信号を変調して送信し、車載機２０では復調して元の信号を抽出し、各信号の到達時間差を算出する構成であったが、これに限定されるものではなく、送信機３０、４０で、信号を直交周波数多重方式の周波数が異なる搬送波に割り当て、信号が割り当てられた搬送波を送信する。例えば、送信する信号に逆フーリエ変換して周波数の異なる少なくとも１つのサブキャリア（搬送波）に変換し、変換した信号をＤＡ変換して送信機３０、４０から車載機２０に対して送信する。車載機２０は、送信された搬送波をＡＤ変換し、変換後の信号同士をパターンマッチングすることで各信号の到達時間差を取得する。これにより、他の帯域における通信との干渉を少なくしつつ周波数帯の利用効率を向上させることができる。
【００９１】
上述の実施の形態では、光ビーコン１０から位置情報等を車載機２０へ送信する構成であったが、これに限定されるものではなく、送信機３０、４０のいずれかが車載機２０へ位置情報等を送信する構成とすることもできる。また、車載機２０でＧＰＳ、地図データ等を備えておき、予め所要の位置情報を記憶しておく構成とすることもできる。この場合、光ビーコン１０又は送信機３０、４０から位置情報等を送信する必要はない。また、この場合には、制御部２３が、第１通信部２１でダウンリンク情報を受信した時点ｔａ１において自車Ｃが領域Ａ内に存在すると判定することができる。
【００９２】
上述の実施の形態では、測位用として送信機を２台用いる構成であったが、送信機の数は、２台に限定されるものではなく、３台以上用いる構成であってもよい。送信機を３台用いることにより、道路の勾配（高さ情報）を得ることができる。
【００９３】
上述の実施の形態に示したように、道路形状情報については、地点Ｑから停止線Ｐまでの距離Ｌ１とする方法以外に、以下のような形式としても良い。例えば、地点Ｑから停止線Ｐまでの間に複数のノード（道路区間）を設定し、地点Ｑから地点Ｑに直近のノードまでの距離、各ノード間の距離、及び停止線Ｐに直近のノードから停止線Ｐまでの距離それぞれを格納した形式とすることもできる。また、複数のノード間の距離は常に一定（例えば、２０ｍ）となるように設定した上で、ノード間の勾配又は曲率を格納する形式とすることもできる。すなわち、道路形状情報は、地点Ｑから停止線Ｐまでの距離を取得しうる形式であれば、どのような形式であっても良い。
【００９４】
上述の発明により、走行中の自車の位置を精度良く特定することができるため、本発明を用いることにより、例えば、車載機で前方の信号機の表示情報を受信し、受信した表示情報に基づいて交差点の手前で安全に停止することができるか否か、あるいは、交差点を安全に通過することができるか否かを高精度に判定し、判定結果に応じて運転者に音声で注意を促すことができる。また、車載機で受信した信号機の表示情報に基づいて、交差点を安全に通過することができるか否かを高精度に判定し、判定結果に応じて車両のブレーキ制御を行うこともでき、交通事故を未然に防止して交通の安全性を高めることができる。
【００９５】
開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】本発明に係る通信システムの概要を示す模式図である。
【図２】本発明に係る通信システムの構成を示すブロック図である。
【図３】光ビーコンと車載機との間の双方向通信を説明する説明図である。
【図４】信号の到達時間差の算出例を示す説明図である。
【図５】信号の到達時間差に基づいて自車位置を特定する例を示す説明図である。
【図６】本発明に係る通信システムにおいて車載機の処理内容を示す説明図である。
【図７】送信機が送信する信号の送信間隔の例を示す説明図である。
【図８】送信機が送信する信号の同期方法の例を示す説明図である。
【図９】送信機が送信する信号の周期を同一にする方法の例を示す説明図である。
【図１０】正弦波形の信号を用いた場合の到達時間差の算出例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００９７】
１０ 光ビーコン
１１ 通信部
１２ 制御部
１３ 端末通信部
１４ 記憶部
２０ 車載機
２１ 第１通信部
２２ 第２通信部
２３ 制御部
２４ 記憶部
２５ 表示部
２６ 操作部
３０、４０ 送信機
３１、４１ 通信部
３２、４２ 制御部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、道路を走行する車両の位置を高精度に特定することができる通信システム、該通信システムを構成する車載機及び送信機並びに該車載機を備える車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、交差点内及びその付近での車両同士、あるいは車両と歩行者との交通事故を防止するために、交差点に設置された信号機の灯色の表示情報を交差点に向かって走行してくる車両に対して送信し、車両に搭載された車載機で表示情報を受信し、受信した表示情報に基づいて交差点の手前で安全に停止することができるか否か、あるいは、交差点を安全に通過することができるか否かを判定し、判定結果に応じて運転者に音声で注意を促すシステムがある。また、車載機で受信した信号機の表示情報に基づいて、交差点を安全に通過することができるか否かを判定し、判定結果に応じて車両のブレーキ制御を行う信号機連動式車両速度制御装置が提案されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特許第２８０６８０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
交差点手前で安全に車両を停止させる場合、交差点付近に設けられた停止線の手前で確実に車両を停止させる必要があり、車両から停止線までの距離を正確に把握しておく必要がある。しかしながら、特許文献１の装置にあっては、車両を減速させる制御が自動的に行われても車両から停止線までの距離が正確に判らないため、車両を停止線の手前で確実に停止させることは困難であり、オーバーランといった不具合を生じる恐れがある。このため、従来の技術では、車両を停止線の手前で確実に停止させて交差点における交通事故を未然に防止するには不十分な面があった。
【０００４】
一方、ＧＰＳ（Global Positioning System）を用いたカーナビゲーションシステムの機能により自車の走行位置を検出し、地図データに基づいて交差点の位置を特定することによって、現在の走行位置から自車前方にある交差点手前の停止線の位置までの距離を算出することができる。しかし、ＧＰＳ等による位置検出では、都市部においては建物又は車両などの影響により、十分な数のＧＰＳ等の電波を受信できないことが多く、誤差が大きくなるため、正確な運転支援を行うことが困難であった。
【０００５】
本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであり、自車の走行位置を精度良く特定することができ、自車の進行方向前方の所定位置までの距離を精度良く求めることができる通信システム、該通信システムを構成する車載機及び送信機並びに該車載機を備える車両を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１発明に係る通信システムは、同一周期であって互いに同期した信号を送信する複数の送信機と、該送信機が送信した信号を受信する車載機とを備える通信システムであって、前記車載機は、道路上の所定の領域及び前記複数の送信機の位置情報を記憶する手段と、自車が前記領域内に存在するか否かを判定する判定手段と、前記複数の送信機が送信した各信号の到達時間差を取得する時間差取得手段と、前記判定手段で自車が前記領域内に存在すると判定した場合、前記時間差取得手段で取得した到達時間差及び前記位置情報に基づいて自車位置を特定する特定手段とを備えることを特徴とする。
【０００７】
第２発明に係る通信システムは、第１発明において、車載機に対して所定の情報を送信する光ビーコンを備え、前記判定手段は、前記光ビーコンから所定の情報を受信した場合、自車が前記領域内に存在すると判定するように構成してあることを特徴とする。
【０００８】
第３発明に係る通信システムは、第１発明又は第２発明において、前記特定手段は、前記領域内の所定の第１地点に対する位置を特定するように構成してあり、前記第１地点と前記領域よりも車両の進行方向下流側にある所定の第２地点との間の道路形状に関する道路形状情報を取得する道路形状情報取得手段と、該道路形状情報取得手段で取得した道路形状情報及び前記特定手段で特定した位置に基づいて、前記第２地点までの距離を算出する算出手段とを備えることを特徴とする。
【０００９】
第４発明に係る通信システムは、第３発明において、前記道路形状情報は、前記第１地点と第２地点との間の道路を１又は複数の区間に分割した各区間についての距離、勾配及び曲率のうち少なくとも１つを含むことを特徴とする。
【００１０】
第５発明に係る通信システムは、第３発明又は第４発明において、前記複数の送信機及び光ビーコンのうち少なくとも１つは、前記道路形状情報を車載機へ送信する送信手段を備えることを特徴とする。
【００１１】
第６発明に係る通信システムは、第１発明乃至第５発明のいずれかにおいて、前記車載機は、搭載位置の高さ情報を記憶する記憶手段を備え、前記特定手段は、前記高さ情報に基づいて自車位置を特定するように構成してあることを特徴とする。
【００１２】
第７発明に係る通信システムは、第１発明乃至第６発明のいずれかにおいて、前記複数の送信機は、信号を変調する変調手段を備え、該変調手段で変調した信号を送信するように構成してあり、前記車載機は、受信した信号を復調する復調手段を備え、前記時間差取得手段は、前記復調手段で復調した信号に基づいて、各信号の到達時間差を取得するように構成してあることを特徴とする。
【００１３】
第８発明に係る通信システムは、第１発明乃至第６発明のいずれかにおいて、前記複数の送信機は、信号を直交周波数多重方式の搬送波に割り当てる割当手段を備え、該割当手段で信号が割り当てられた搬送波を送信するように構成してあり、前記車載機は、前記搬送波を受信する受信手段を備え、前記時間差取得手段は、受信した搬送波に基づいて、各信号の到達時間差を取得するように構成してあることを特徴とする。
【００１４】
第９発明に係る通信システムは、第７発明又は第８発明において、前記複数の送信機は、立ち上がりを有する信号を所定の間隔で送信するように構成してあり、前記時間差取得手段は、受信した各信号の立ち上がり時点に基づいて、各信号の到達時間差を取得するように構成してあることを特徴とする。
【００１５】
第１０発明に係る通信システムは、第１発明乃至第６発明のいずれかにおいて、前記複数の送信機は、交番波形の信号を送信するように構成してあり、前記時間差取得手段は、受信した各信号の位相差に基づいて、各信号の到達時間差を取得するように構成してあることを特徴とする。
【００１６】
第１１発明に係る通信システムは、第１０発明において、前記複数の送信機は、信号を変調する変調手段を備え、該変調手段で変調した信号を送信するように構成してあり、前記車載機は、受信した信号を復調する復調手段を備え、前記時間差取得手段は、前記復調手段で復調した各信号の位相差に基づいて、各信号の到達時間差を取得するように構成してあることを特徴とする。
【００１７】
第１２発明に係る通信システムは、第１発明乃至第６発明のいずれかにおいて、一の送信機は、信号の送信時点より所定時間だけ早い時点で同期用信号を他の送信機へ送信するように構成してあり、前記他の送信機は、前記同期用信号を受信した時点及び前記一の送信機までの距離に基づいて前記同期用信号が送信された時点を特定する特定手段と、該特定手段で特定した時点及び前記所定時間に基づいて、信号を送信する時点を決定する決定手段を備えることを特徴とする。
【００１８】
第１３発明に係る通信システムは、第１発明乃至第６発明のいずれかにおいて、所定の同期信号を送信する同期用送信機を備え、前記複数の送信機は、前記同期用送信機が送信した同期用信号を受信する受信手段と、受信した同期用信号及び前記同期用送信機までの距離に基づいて、信号を送信する時点を決定する決定手段とを備えることを特徴とする。
【００１９】
第１４発明に係る通信システムは、第１発明乃至第６発明のいずれかにおいて、前記送信機は、所定の周期の基準周期信号を生成する生成手段と、該生成手段で生成した基準周期信号に基づいて、信号の周期を決定する決定手段とを備えることを特徴とする。
【００２０】
第１５発明に係る通信システムは、第１４発明において、一の送信機は、信号を他の送信機へ無線又は有線で送信するように構成してあり、前記他の送信機は、受信した信号に基づいて、前記生成手段で生成する基準周期信号の周期を調整する調整手段を備え、前記決定手段は、前記調整手段で周期が調整された基準周期信号に基づいて、信号の周期を決定するように構成してあることを特徴とする。
【００２１】
第１６発明に係る通信システムは、第１４発明において、所定周期の周期調整信号を送信する周期調整用送信機を備え、前記送信機は、前記周期調整用送信機が送信した周期調整信号を受信する受信手段と、受信した周期調整信号に基づいて、前記生成手段で生成する基準周期信号の周期を調整する調整手段を備え、前記決定手段は、前記調整手段で周期が調整された基準周期信号に基づいて、信号の周期を決定するように構成してあることを特徴とする。
【００２２】
第１７発明に係る通信システムは、第１発明乃至第６発明のいずれかにおいて、前記送信機は、ＧＮＳＳ衛星が送信した信号を受信する受信手段と、受信した信号に基づいて、信号の周期を決定する決定手段とを備えることを特徴とする。
【００２３】
第１８発明に係る車載機は、同一周期であって互いに同期した信号を受信する車載機であって、道路上の所定の領域及び複数の送信機の位置情報を記憶する手段と、自車が前記領域内に存在するか否かを判定する判定手段と、前記複数の送信機が送信した各信号の到達時間差を取得する時間差取得手段と、前記判定手段で自車が前記領域内に存在すると判定した場合、前記時間差取得手段で取得した到達時間差及び前記位置情報に基づいて自車位置を特定する特定手段とを備えることを特徴とする。
【００２４】
第１９発明に係る車両は、前述の発明に係る車載機を備えることを特徴とする。
【００２５】
第２０発明に係る送信機は、お互いに同期した信号を送信する送信機であって、他の送信機から信号の送信時点より所定時間だけ早い時点に送信された同期用信号を受信する受信手段と、該受信手段で同期用信号を受信した時点及び前記他の送信機までの距離に基づいて前記同期用信号が送信された時点を特定する特定手段と、該特定手段で特定した時点及び前記所定時間に基づいて、信号を送信する時点を決定する決定手段とを備えることを特徴とする。
【００２６】
第１発明、第１８発明及び第１９発明にあっては、道路を走行する車両に搭載された車載機で自車が道路上の所定の領域に存在するか否かを判定する。道路上の所定の領域は、例えば、光ビーコン、電波ビーコン、ＤＳＲＣ（Dedicated Short Range Communication：狭域通信）などの路側装置と車両との道路上の通信領域とすることができる。車載機は、自車が所定の領域に存在すると判定した場合、同一周期であって互いに同期した信号を送信する複数（例えば、２つ）の送信機が送信した信号を受信し、受信した各信号の到達時間差を取得する。車載機は、取得した到達時間差に基づいて、自車と一方の送信機との間の距離と、自車と他方の送信機との間の距離との距離差を求める。この場合、自車は、２つの送信機の位置を焦点とし、距離差が一定となる双曲線上に存在する。車載機は、予め記憶した送信機の位置情報に基づいて双曲線の焦点の位置を特定し、さらに所定の領域の位置情報に基づいて、所定の領域にある双曲線上の位置を自車の位置として特定する。これにより、自車の走行位置を精度良く特定することができる。なお、位置情報は、例えば、地図データベース等から取得して記憶してもよく、あるいは、路側装置から受信して記憶するようにしてもよい。
【００２７】
第２発明にあっては、車載機は、光ビーコンから所定の情報を受信した場合、自車が所定の領域内に存在すると判定する。例えば、光ビーコンの投受光器から送信されるダウンリンク情報を車載機で受信した場合、車載機は、自車の車両ＩＤを含むアップリンク情報を投受光器に対して送信する。光ビーコンは、車載機からアップリンク情報を受信した場合、受信した前記アップリンク情報に含まれる車両ＩＤを格納した車線通知情報を含む所定のダウンリンク情報を車載機へ送信し、車載機は、所定のダウンリンク情報を受信した時点で、自車が所定の領域内（前記光ビーコンの通信領域内）に存在すると判定することができる。また、前記所定のダウンリンク情報に含まれる車線通知情報は、自車の車両ＩＤに車線番号が対応付けられた形式で構成されているため、車載機は、対応付けられた前記車線番号を自車の走行車線として認識することができる。すなわち、光ビーコンを用いることにより、所定の領域を道路上のほぼ１車線分の狭い範囲に限定することができ、自車の位置を一層高精度で特定することができる。
【００２８】
第３発明にあっては、所定の領域内の所定の第１地点の位置情報を記憶しておき、車載機は、自車の位置を第１地点に対する位置（例えば、第１地点からの距離Ｌ２）として特定する。第１地点としては、例えば、所定の領域の車両進行方向最も上流側の地点（上流端）とすることができる。車載機は、第１地点と前記領域よりも車両の進行方向下流側にある所定の第２地点（例えば、交差点手前の停止線）との間の道路形状に関する道路形状情報（例えば、距離Ｌ１）を取得する。車載機は、取得した道路形状情報（例えば、距離Ｌ１）及び特定した位置（第１地点からの距離Ｌ２）に基づいて、第２地点までの距離Ｌ１−Ｌ２を算出する。これにより、自車の進行方向前方の所定位置までの距離を精度良く求めることができる。
【００２９】
第４発明にあっては、道路形状情報は、第１地点と第２地点との間の道路を１又は複数の区間に分割した各区間についての距離、勾配及び曲率のうち少なくとも１つを含む。これにより、第１地点と第２地点との間の道路形状に拘わらず、第１地点と第２地点との間の距離を取得することができる。
【００３０】
第５発明にあっては、複数の送信機及び光ビーコンのうち少なくとも１つは、道路形状情報を車載機へ送信する。これにより、車載機で予め道路形状情報を記憶しておく必要がなく、所要の交差点手前を走行する都度、例えば、自車から前方の停止線までの距離を算出するのに必要な道路形状情報を取得することができる。
【００３１】
第６発明にあっては、車載機は、車両に搭載する際の搭載位置の高さ情報を記憶してあり、記憶した高さ情報に基づいて自車位置を特定する。２つの送信機から受信した各信号の到達時間差（距離差に相当）に基づいて、自車の位置を、２つの送信機の位置を焦点とし、距離差が一定となる双曲線上に特定する際に、車載機の路面からの高さとして一定の値を用いる場合に比べて、車両毎に異なる車載機の高さを用いることができ、より精度良く双曲線を特定することができ、自車の位置を一層高精度に特定することができる。
【００３２】
第７発明にあっては、複数の送信機は、変調した信号を車載機へ送信し、車載機は、受信した信号を復調し、復調後の信号に基づいて、各信号の到達時間差を取得する。例えば、周波数が１０ｋＨｚ程度の信号を数百ＭＨｚ程度の搬送波で変調することができる。所要の周波数帯の搬送波を用いることにより、電波の所要の周波数帯を用いて信号を送受信することができる。
【００３３】
第８発明にあっては、複数の送信機は、信号を直交周波数多重方式の搬送波に割り当て、信号を割り当てた搬送波を送信する。例えば、送信する信号に逆フーリエ変換して周波数の異なる少なくとも１つのサブキャリア（搬送波）に変換し、変換した信号をＤＡ変換して送信機から車載機に対して送信する。車載機は、送信された搬送波をＡＤ変換し、変換後の信号同士をパターンマッチングすることで各信号の到達時間差を取得する。直交周波数多重方式を用いることにより、他の帯域における通信との干渉を少なくしつつ周波数帯の利用効率を向上させることができる。
【００３４】
第９発明にあっては、複数の送信機は、立ち上がりを有する信号を所定の間隔Ｔ１で送信する。所定の間隔Ｔ１は、例えば、送信機から送信された信号が車載機で受信されるまでに要する最大時間Ｔ２と、マルチパスによる遅延波が直接波に影響を与える時間Ｔ３との合計値より長くする。車載機は、複数の送信機が送信した各信号の立ち上がり時点の時間差に基づいて、到達時間差を取得する。これにより、信号の立ち上がり部分がマルチパスによる影響を受けることがなく、精度良く到達時間差を取得することができる。
【００３５】
第１０発明にあっては、複数の送信機は、交番波形（例えば、正弦波形）の信号を送信し、車載機は、受信した信号の位相差に基づいて、各信号の到達時間差を取得する。例えば、２つの送信機から正弦波状の信号を送信し、車載機で受信した各信号の位相差を位相検出器で検出することができ、簡便な構成で到達時間差を取得することができる。
【００３６】
第１１発明にあっては、複数の送信機は、正弦波状の信号（例えば、周波数が１０ｋＨｚ）で搬送波（例えば、周波数が数百ＭＨｚ）を変調（例えば、周波数変調）し、変調後の信号を送信する。車載機は、受信した搬送波を復調して元の信号を取り出し、各信号の位相差に基づいて、到達時間差を取得する。各信号の位相差を位相検出器で検出することができ、簡便な構成で到達時間差を取得することができる。
【００３７】
第１２発明及び第２０発明にあっては、一の送信機は、信号の送信時点より所定時間Ｔ４だけ早い時点ｔ１で同期用信号を他の送信機へ送信する。他の送信機は、同期用信号を受信した時点ｔ２及び一の送信機までの距離に基づいて同期用信号が送信された時点ｔ１を特定する。ここで、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの時間差をＴ５とする。他の送信機は、同期信号を受信した時点ｔ２から時間Ｔ６（Ｔ６＝Ｔ４−Ｔ５）経過の時点を、信号を送信する時点として決定する。これにより、複数の送信機で送信する信号を精度良く同期させることができる。
【００３８】
第１３発明にあっては、同期用送信機は、所定の同期信号を複数の送信機へ送信する。複数の送信機それぞれは、同期信号を受信し、同期信号を受信した時点及び同期用送信機までの距離に基づいて、同期信号が送信された時点を特定し、特定した時点から所要の時間経過時点を信号の送信時点として決定する。これにより、複数の送信機で送信する信号を精度良く同期させることができる。
【００３９】
第１４発明にあっては、各送信機は、所定の周期の基準周期信号（例えば、水晶発振器による基準クロック信号）を生成し、生成した基準周期信号に基づいて、信号の周期を決定する。各送信機が送信する信号を基準周期信号に基づいて決定するため、送信機は、お互いに同一周期の信号を送信することができる。
【００４０】
第１５発明にあっては、一の送信機は、信号を他の送信機へ無線又は有線で送信する。他の送信機は、受信した信号に基づいて、基準周期信号の周期（周波数）を調整し、周期が調整された基準周期信号に基づいて、信号の周期を決定する。これにより、基準周期信号の周期が、何らかの理由（例えば、経年変化）で初期の値から変化した場合であっても、一方の送信機が送信する信号の周期に応じて、他方の送信機の基準周期信号の周期を調整し、他方の送信機は、一方の信号の周期と同一周期の信号を送信することができる。これにより、各送信機で送信する信号の周期を同一にすることができる。
【００４１】
第１６発明にあっては、周期調整用送信機は、所定周期（周波数）の周期調整信号を各送信機へ送信する。各送信機は、周期調整信号を受信し、受信した周期調整信号に基づいて、基準周期信号の周期（周波数）を調整する。各送信機は、調整した基準周期信号に基づいて、信号の周期を決定する。これにより、各送信機で送信する信号の周期を同一にすることができる。
【００４２】
第１７発明にあっては、各送信機は、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）衛星が送信した信号（例えば、約１０ＭＨｚの基準発振周波数の信号）を受信し、受信した信号に基づいて、信号の周期を決定する。これにより、各送信機で送信する信号の周期を同一にすることができる。
【発明の効果】
【００４３】
本発明にあっては、自車の走行位置を精度良く特定することができ、自車の進行方向前方の所定位置までの距離を精度良く求めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４４】
実施の形態１
以下、本発明を実施の形態を示す図面に基づいて説明する。図１は本発明に係る通信システムの概要を示す模式図である。本発明に係る通信システムは、特に、路車間通信システムとして実現することができ、光ビーコン１０、車両に搭載された車載機２０、道路付近の所定の位置に設置され、同一周期であって互いに同期した信号を送信する送信機３０、４０などを備えている。
【００４５】
光ビーコン１０は、投受光器を備えた通信部１１を通じて、道路上の所定の領域Ａにおいて、車載機２０と通信可能に設置してある。また、領域Ａの車両進行方向下流側には、停止線Ｐを設けている。
【００４６】
本発明に係る通信システムは、車載機２０で自車が光ビーコン１０との通信可能な領域Ａに存在すると判定した場合、送信機３０、４０から送信された信号の到達時間差に基づいて、自車の送信機３０、４０との位置関係、すなわち、領域Ａにおける自車の位置を高精度に特定するとともに、停止線Ｐまでの位置（距離）を高精度に算出するものである。なお、図１において、道路は１車線のみ示しているが、道路の車線数は１車線に限定されるものではなく、各車線に対して光ビーコン１０の投受光器を配置することにより、複数の車線を有する道路であっても、本発明を適用することができる。以下詳細に説明する。
【００４７】
図２は本発明に係る通信システムの構成を示すブロック図である。光ビーコン１０は、投受光器を備え、車載機２０との通信機能を有する通信部１１、光ビーコン１０の動作を制御する制御部１２、中央装置５０との通信機能を備える端末通信部１３、車載機２０との通信可能な道路上の領域Ａに関する位置情報及び送信機３０、４０に関する位置情報を記憶する記憶部１４などを備えている。光ビーコン１０の記憶部１４に記憶する各種情報は、中央装置５０から受信することができる。なお、記憶部１４に記憶する各種情報は、光ビーコン１０を設置する際に、記憶部１４に予め記憶することもできる。
【００４８】
送信機３０は、通信部３１、制御部３２などを備えている。通信部３１は、例えば、ＶＨＦ／ＵＨＦ帯の周波数帯域の電波を車載機２０に対して送信する。通信部３１は、搬送波生成回路、変調回路等（不図示）を備え、制御部３２の制御のもと、所定の信号（例えば、周波数が１０ｋＨｚ程度の矩形波信号）に基づいて搬送波（例えば、周波数が１００ＭＨｚ程度、２００ＭＨｚ程度、あるいは７００ＭＨｚ程度など）を周波数変調し、アンテナ（不図示）を通じて変調後の搬送波を送信する。なお、送信機３０が使用する周波数帯域は、一例であって、ＶＨＦ／ＵＨＦ帯に限定されるものではなく、他の周波数帯域でもよい。例えば、自動車専用として割り当てられている５．８ＧＨｚ帯を使用してもよく、また、携帯電話、ＰＨＳ等で使用する周波数帯域を使用することも可能である。
【００４９】
また、送信機４０は、通信部４１、制御部４２などを備え、送信機３０が送信する信号（例えば、周波数が１０ｋＨｚ程度の矩形波信号）と同期（矩形波信号の立ち上がり時点が一致した状態）した信号を車載機２０に対して送信する。送信機４０の構成は、送信機３０の構成と同一である。なお、送信機３０、４０が送信する信号の同期方法については、後述する。
【００５０】
車載機２０は、赤外線を利用して光ビーコン１０との通信機能を有する第１通信部２１、送信機３０、４０との通信機能を有する第２通信部２２、車載機２０の動作を制御する制御部２３、記憶部２４、表示部２５、操作部２６などを備えている。なお、車載機２０は、ＧＰＳ（Global Positioning System）受信機能、地図データベース（いずれも不図示）などを備えることもできる。
【００５１】
第１通信部２１は、光ビーコン１０から送信されるダウンリンク情報を受信するとともに、光ビーコン１０に対してアップリンク情報を送信する。
【００５２】
図３は光ビーコン１０と車載機２０との間の双方向通信を説明する説明図である。道路上の領域Ａは、車載機２０が光ビーコン１０と通信可能な領域を示している。図３に示すように、領域Ａは、自車Ｃの進行方向上流側の領域Ａ１と下流側の領域Ａ２とに分けられている。領域Ａ１は、光ビーコン１０から車載機２０に対してダウンリンク情報を送信することができるとともに、車載機２０から光ビーコン１０に対してアップリンク情報を送信することができる領域である。一方、領域Ａ２は、光ビーコン１０から車載機２０に対してダウンリンク情報を送信することができる領域である。
【００５３】
光ビーコン１０は、例えば、車線通知情報を含むダウンリンク情報を道路上の領域Ａに対して所定のダウンリンク周期で繰り返し送信する。車載機２０を搭載した自車Ｃが領域Ａ内に進入した場合、第１通信部２１は、ダウンリンク情報を受信し、受信したダウンリンク情報を制御部２３へ出力する。
【００５４】
制御部２３は、第１通信部２１を通じて、ダウンリンク情報を受信することで自車Ｃが領域Ａ内に存在していることを判定することができる。すなわち、制御部２３は、第１通信部２１でダウンリンク情報を受信した時点ｔａ１において自車Ｃが領域Ａ内に存在すると判定することができる。
【００５５】
車載機２０は、ダウンリンク情報を受信すると、第１通信部２１を通じて光ビーコン１０に対して、車両ＩＤを含むアップリンク情報を所定のアップリンク周期で繰り返し送信する。
【００５６】
光ビーコン１０がアップリンク情報を受信すると、光ビーコン１０は、ダウンリンクの切替を行い、車線通知情報、領域Ａに関する位置情報（例えば、領域Ａの車両進行方向の最上流地点Ｑの位置情報、領域Ａと送信機３０、４０との位置関係など）、地点Ｑから停止線Ｐまでの距離Ｌ１を含む道路形状情報、送信機３０、４０に関する位置情報などのダウンリンク切替後のダウンリンク情報を車載機２０に対して送信する。なお、位置情報は、緯度及び経度で表される絶対位置でもよく、あるいは、所定の基準地点からの相対位置でもよい。
【００５７】
第１通信部２１は、ダウンリンク切替後のダウンリンク情報を受信し、受信したダウンリンク情報を制御部２３へ出力する。
【００５８】
制御部２３は、第１通信部２１を通じて、ダウンリンク切替後のダウンリンク情報を受信することで自車Ｃが領域Ａ内に存在していることを判定することもできる。すなわち、制御部２３は、第１通信部２１でダウンリンク切替後のダウンリンク情報を受信した時点ｔａ２において自車Ｃが領域Ａ内に存在すると判定することができる。また、ダウンリンク切替後のダウンリンク情報に含まれる車線通知情報は、自車の車両ＩＤに車線番号が対応付けられた形式で構成されているため、制御部２３は、対応付けられた前記車線番号を自車の走行車線として認識することができる。すなわち、光ビーコンを用いることにより、所定の領域を道路上のほぼ１車線分の狭い範囲に限定することができ、自車の位置を一層高精度で特定することができる。なお、自車Ｃが領域Ａ内に存在していると判定する時点は、時点ｔａ１又は時点ｔａ２のいずれでもよい。
【００５９】
第２通信部２２は、送信機３０、４０が送信した信号を受信する。より具体的には、第２通信部２２は、復調回路を備え、送信機３０、４０が送信した電波を受信し、受信した電波を復調して元の信号を抽出する。第２通信部２２は、抽出した各信号に基づいて、各信号の到達時間差を算出し、算出した到達時間差を制御部２３へ出力する。
【００６０】
図４は信号の到達時間差の算出例を示す説明図である。図４は、送信機３０、４０が送信する信号波形、及び送信機３０、４０からの信号を車載機２０で受信した信号波形を示す。図４に示すように、送信機３０、４０それぞれは、同一周期であってお互いに同期した信号を送信する。
【００６１】
車載機２０から送信機３０までの距離が、車載機２０から送信機４０までの距離より短いとすると、車載機２０には、送信機３０からの信号が先に到達し、送信機４０からの信号がΔＴ１だけ遅れて到達する。第２通信部２２は、受信した各信号に基づいて、到達時間差ΔＴ１を算出し、算出した到達時間差ΔＴ１を制御部２３へ出力する。なお、送信機３０、４０がお互いに同期した信号を繰り返し送信することで、車載機２０は、逐一到達時間差を算出することができる。また、所定の時間内に、複数回にわたって前記到達時間差を算出した上で、これらの平均値又は中央値等を取得する方法を用いることもできる。このような方法によれば、ノイズ等による影響を低減し、安定した到達時間差を得ることができる。なお、各信号の到達時間差の算出は、信号波形の立ち上がり部分のみならず、立ち下り部分で算出することもできる。
【００６２】
制御部２３は、第１通信部２１を通じて、ダウンリンク切替後のダウンリンク情報を受信した場合、受信したダウンリンク情報に含まれる情報（例えば、車線通知情報、領域Ａの車両進行方向の最上流地点Ｑの位置情報、地点Ｑから停止線Ｐまでの距離Ｌ１、送信機３０、４０に関する位置情報など）を記憶部２４に記憶する。
【００６３】
制御部２３は、自車が領域Ａに存在すると判定した場合（例えば、上述の時点ｔａ２）、第２通信部２２を通じて取得した到達時間差ΔＴ１に基づいて、自車の位置を特定する。以下、自車の位置を特定する方法について説明する。
【００６４】
図５は信号の到達時間差に基づいて自車位置を特定する例を示す説明図である。図５に示すように、送信機３０、４０を通る直線をｘ軸とし、送信機３０、４０の中点を通りｘ軸に垂直な直線をｙ軸とする。ｘｙ座標において、送信機３０のｘ座標を（ａ2 ＋ｂ2 ）の２分の１乗とし、送信機４０のｘ座標を（ａ2 ＋ｂ2 ）の２分の１乗に−１を積算した値とする。この場合、送信機３０までの距離と送信機４０までの距離との距離差が一定である位置は、式（１）で表すことができる。これは、送信機３０、４０の位置を焦点とする双曲線である。
【００６５】
【数１】
【００６６】
すなわち、図５に示すように、例えば、到達時間差がΔＴ１である場合、ΔＴ１に基づいて、自車の位置から送信機３０までの距離と、自車の位置から送信機４０までの距離との距離差を算出することができ、図中ΔＴ１で示す双曲線が道路上の領域Ａと重なる位置を自車の位置として特定することができる。なお、双曲線を特定する場合、車載機２０の路面からの高さは、例えば、５０ｃｍ、１ｍなど予め決定することができる。あるいは、記憶部２４に車載機２０の設置高さ情報を記憶しておき、記憶した高さを用いて双曲線を特定することができる。
【００６７】
また、送信機３０、４０の設置位置が異なるような場合、車載機２０で算出した到達時間差がΔＴ２である場合、ΔＴ１で示す双曲線とは異なる双曲線（ΔＴ２）が道路上の領域Ａと重なる位置を自車の位置として特定することができる。送信機３０、４０の設置位置は、道路上の領域Ａにおいて自車の位置が特定できるように決定することができる。
【００６８】
次に具体的な数値例を用いて説明する。送信機３０、４０が２０ｍ離隔して設置されているとする。車載機２０で送信機３０からの信号が、送信機４０からの信号よりも２０ナノ秒早く到達したとすると、到達時間差は２０ナノ秒となる。信号の伝播速度を光速とすると、車載機２０から送信機３０までの距離は、車載機２０から送信機４０までの距離よりも６ｍ短くなる。
【００６９】
自車の位置を（ｘ、ｙ）とすると、自車の位置は、式（２）で表される曲線上にある。式（２）を演算すると式（３）を導くことができ、自車は、式（３）で表される双曲線が道路上の領域Ａと重なる位置に存在することが判る。
【００７０】
表示部２５は、ヘッドアップディスプレイ、カーナビゲーションシステム又は監視モニタなどの液晶表示パネルであり、運転者に対して、各種交通情報を表示することができる。例えば、交差点又は停止線までの距離、交差点を安全に走行できない場合の警告等を表示する。
【００７１】
操作部２６は、各種操作パネルを備え、運転者と車載装置２０とのユーザインタフェースとして機能する。例えば、操作部２６は、運転者の操作により車載装置２０の動作の開始又は停止の操作を受け付ける。
【００７２】
次に本発明に係る通信システムの動作について説明する。図６は本発明に係る通信システムにおいて車載機２０の処理内容を示す説明図である。自車Ｃが道路を停止線に向かって走行し、光ビーコン１０との通信が可能な領域Ａに進入した場合、車載機２０は、送信機３０、４０の位置情報、領域Ａの上流端の位置情報、領域Ａと送信機３０、４０との位置関係、領域Ａの上流端から停止線までの距離Ｌ１などを含むダウンリンク情報を光ビーコン１０から取得して一旦記憶する。車載機２０は、ダウンリンク情報を取得した時点ｔａ２に自車Ｃが領域Ａに存在すると判定する。
【００７３】
自車Ｃが領域Ａに存在すると判定した場合、車載機２０は、送信機３０、４０から送信された各信号の到達時間差ΔＴ１、車載機２０の路面からの高さ、送信機３０、４０の位置情報、領域Ａと送信機３０、４０との位置関係などに基づいて、自車Ｃが存在する双曲線ΔＴ１を特定するとともに、双曲線ΔＴ１と領域Ａとが重なる位置を自車Ｃの位置として特定する。なお、図中の双曲線ΔＴ１の位置は、一例であって、これに限定されるものではない。
【００７４】
領域Ａと重なる双曲線の線分の距離が長い場合であっても、領域Ａの位置情報（例えば、領域Ａの各４隅の位置情報、道路進行方向と送信機３０、４０がなす直線との角度など）に基づいて、例えば、双曲線のうち、領域Ａに重なる線分の中点を自車Ｃの位置とすることができる。また、道路の進行方向と送信機３０、４０がなす直線との角度を調整して送信機３０、４０を配置し、双曲線と道路進行方向とのなす角度ができるだけ直交するようにすれば、自車Ｃの位置をさらに精度良く特定することができる。
【００７５】
車載機２０は、さらに特定した自車Ｃの位置、領域Ａの上流端の位置などに基づいて、領域Ａの上流端から自車Ｃまでの距離Ｌ２を算出する。また、車載機２０は、算出した距離Ｌ２及び記憶した距離Ｌ１に基づいて、自車Ｃの停止線までの距離Ｌ１−Ｌ２を算出する。これにより、自車Ｃの走行位置を精度良く特定することができ、自車Ｃの進行方向前方の所定位置（例えば、停止線）までの距離を精度良く求めることができる。
【００７６】
図７は送信機３０、４０が送信する信号の送信間隔の例を示す説明図である。図７に示すように、送信機３０、４０は、矩形状の送信波形を所定の間隔Ｔ１で送信する。送信機３０、４０が送信した信号は、車載機２０に直接到達する直接波と、周囲に存在する建物等により反射した後に直接波よりも遅延して到達する遅延波とが合成（重畳）した合成波となる。従って、車載機２０で受信する信号の受信波形は、送信波形にマルチパスにより遅延した信号が重畳したような波形となり、マルチパスによる遅延波が直接波に影響を与える時間は、例えば、Ｔ３となる。また、車載機２０と送信機３０、４０との距離に応じて、車載機２０が信号を受信する時点は、送信機３０、４０が信号を送信した時点から、例えば、最大時間Ｔ２だけ遅れる。
【００７７】
この場合、送信機３０、４０で送信する信号の送信間隔Ｔ１を、Ｔ１＞Ｔ２＋Ｔ３に設定することにより、車載機２０で受信した各信号の立ち上がり部分がマルチパスによる影響を受けることがなく、精度良く到達時間差を求めることができる。
【００７８】
図８は送信機３０、４０が送信する信号の同期方法の例を示す説明図である。送信機３０は、送信機４０に対して、時点ｔ１において同期用信号を送信し、送信時点より時間Ｔ４だけ経過した時点で測位用信号を車載機２０へ送信するとする。
【００７９】
送信機４０では、送信機３０と送信機４０との距離に応じて、時点ｔ１より時間Ｔ５だけ経過した時点ｔ２に同期用信号を受信する。送信機４０は、送信機３０と送信機４０との距離情報を保持しておくことにより、同期用信号の送信時点ｔ１と受信時点ｔ２との差である時間Ｔ５を算出することができる。
【００８０】
送信機４０は、算出した時間Ｔ５及び予め保持した時間Ｔ４に基づいて、時間Ｔ６（Ｔ６＝Ｔ４−Ｔ５）を算出し、同期用信号の受信時点ｔ２から時間Ｔ６だけ経過した時点で測位用信号を送信する。これにより、送信機３０、４０で送信する信号（測位用信号）を完全に同期させることが可能となる。これにより、送信機３０、４０で送信する信号を精度良く同期させることができる。なお、同期用信号は、信号（測位用信号）を送信する都度、送信するようにすることができ、あるいは、所定の時間、信号（測位用信号）を何回か繰り返し送信した後に、同期用信号を挿入することもできる。また、送信機４０が送信機３０に対して同期信号を送信するようにしてもよい。
【００８１】
なお、送信機３０、４０が送信する信号を同期させる方法は、上述の例に限定されるものではなく、他の方法を用いてもよい。例えば、送信機３０、４０とは別に、同期用送信機を設置する。同期用送信機は、所定の同期信号を送信機３０、４０へ送信する。送信機３０、４０は、同期信号を受信し、同期信号を受信した時点及び同期用送信機までの距離に基づいて、同期信号が送信された時点を特定し、特定した時点から所要の時間経過時点を信号の送信時点として決定する。これにより、送信機３０、４０で送信する信号を精度良く同期させることができる。
【００８２】
送信機３０、４０が送信する信号は、互いに同一周期の信号を送信すべく、例えば、基準クロック信号に同期して信号を生成することができる。しかし、基準クロック信号を生成する水晶発振器の発振周波数は、経年変化等により誤差を生じ、各送信機３０、４０が送信する信号の周期（周波数）がずれる場合がある。以下、各送信機３０、４０の信号の周期を同一にする方法について説明する。
【００８３】
図９は送信機３０、４０が送信する信号の周期を同一にする方法の例を示す説明図である。図９（ａ）は、信号の周期がずれた場合を示し、送信機３０が送信する信号の周期はＴ７であり、送信機４０が送信する信号の周期は、Ｔ７と異なるＴ７’となっている。この場合、各送信機３０、４０には、位相同期回路（ＰＬＬ：Phase-locked loop）を設けておき、例えば、送信機３０は、信号を送信機４０へ無線又は有線で送信する。送信機４０は、受信した信号に基づいて、基準クロック信号の周期（周波数）を調整し、周期が調整された基準クロック信号に基づいて、信号の周期を決定する。これにより、図９（ｂ）に示すように、送信機４０が送信する信号の周期をＴ７’からＴ７に修正し、送信機３０の信号の周期と同一にすることができる。
【００８４】
なお、各送信機が送信する信号の周期を同一にする方法は、上述の例に限定されるものではなく、他の方法を用いてもよい。例えば、送信機３０、４０とは別に、周期調整用送信機を設置する。周期調整用送信機は、所定周期の周期調整信号を送信機３０、４０へ送信する。送信機３０、４０は、周期調整信号を受信し、周期調整信号の周期（周波数）に基づいて、基準クロック信号の周期（周波数）を調整し、周期が調整された基準クロック信号に基づいて、信号の周期を決定することができる。
【００８５】
また、周期調整用送信機に代えて、ＧＰＳ等を含むＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）衛星が送信する信号を受信し、受信した信号から基準発振周波数（例えば、約１０ＭＨｚ）の信号を抽出し、抽出した基準発振周波数の信号に基づいて、基準クロック信号の周期（周波数）を調整し、周期が調整された基準クロック信号に基づいて、信号の周期を決定することができる。
【００８６】
送信機３０、４０が送信する信号の波形は、矩形波形に限定されるものではなく、正弦波形であってもよい。図１０は正弦波形の信号を用いた場合の到達時間差の算出例を示す説明図である。図１０は送信機３０、４０が送信する信号波形、及び送信機３０、４０からの信号を車載機２０で受信した信号波形を示す。図１０に示すように、送信機３０、４０それぞれは、同一周期であってお互いに同期した信号を送信する。
【００８７】
この場合、第２通信部２２は、位相検出器（不図示）を備え、送信機３０、４０が送信した信号を受信し、受信した各信号を位相検出器へ出力する。位相検出器は、各信号の位相差を検出し、これにより、簡便な構成で各信号の到達時間差ΔＴを算出することができる。
【００８８】
なお、上述の正弦波形の信号を送信する場合、信号を変調して送信することもできる。例えば、送信機３０、４０は、正弦波状の信号（例えば、周波数が１０ｋＨｚ）で搬送波（例えば、周波数が数百ＭＨｚ）を変調（例えば、周波数変調）し、変調後の信号を送信する。車載機２０は、受信した搬送波を復調して元の信号を取り出し、各信号の位相差に基づいて、到達時間差を取得することができる。
【００８９】
以上説明したように、本発明にあっては、自車の走行位置を精度良く特定することができる。また、自車の進行方向前方の所定位置までの距離を精度良く求めることができる。また、車載機で予め道路形状情報を記憶しておく必要がなく、所要の交差点手前を走行する都度、必要な道路形状情報を取得することができる。また、車両毎に異なる車載機の高さを用いることができ、より精度良く自車の位置を特定することができる。また、所要の周波数帯の搬送波を用いることにより、電波の所要の周波数帯を用いて信号を送受信することができる。また、信号の立ち上がり部分がマルチパスによる影響を受けることがなく、精度良く到達時間差を取得することができる。また、複数の送信機で送信する信号を精度良く同期させることができる。
【００９０】
上述の実施の形態では、送信機３０、４０が信号を変調して送信し、車載機２０では復調して元の信号を抽出し、各信号の到達時間差を算出する構成であったが、これに限定されるものではなく、送信機３０、４０で、信号を直交周波数多重方式の周波数が異なる搬送波に割り当て、信号が割り当てられた搬送波を送信する。例えば、送信する信号に逆フーリエ変換して周波数の異なる少なくとも１つのサブキャリア（搬送波）に変換し、変換した信号をＤＡ変換して送信機３０、４０から車載機２０に対して送信する。車載機２０は、送信された搬送波をＡＤ変換し、変換後の信号同士をパターンマッチングすることで各信号の到達時間差を取得する。これにより、他の帯域における通信との干渉を少なくしつつ周波数帯の利用効率を向上させることができる。
【００９１】
上述の実施の形態では、光ビーコン１０から位置情報等を車載機２０へ送信する構成であったが、これに限定されるものではなく、送信機３０、４０のいずれかが車載機２０へ位置情報等を送信する構成とすることもできる。また、車載機２０でＧＰＳ、地図データ等を備えておき、予め所要の位置情報を記憶しておく構成とすることもできる。この場合、光ビーコン１０又は送信機３０、４０から位置情報等を送信する必要はない。また、この場合には、制御部２３が、第１通信部２１でダウンリンク情報を受信した時点ｔａ１において自車Ｃが領域Ａ内に存在すると判定することができる。
【００９２】
上述の実施の形態では、測位用として送信機を２台用いる構成であったが、送信機の数は、２台に限定されるものではなく、３台以上用いる構成であってもよい。送信機を３台用いることにより、道路の勾配（高さ情報）を得ることができる。
【００９３】
上述の実施の形態に示したように、道路形状情報については、地点Ｑから停止線Ｐまでの距離Ｌ１とする方法以外に、以下のような形式としても良い。例えば、地点Ｑから停止線Ｐまでの間に複数のノード（道路区間）を設定し、地点Ｑから地点Ｑに直近のノードまでの距離、各ノード間の距離、及び停止線Ｐに直近のノードから停止線Ｐまでの距離それぞれを格納した形式とすることもできる。また、複数のノード間の距離は常に一定（例えば、２０ｍ）となるように設定した上で、ノード間の勾配又は曲率を格納する形式とすることもできる。すなわち、道路形状情報は、地点Ｑから停止線Ｐまでの距離を取得しうる形式であれば、どのような形式であっても良い。
【００９４】
上述の発明により、走行中の自車の位置を精度良く特定することができるため、本発明を用いることにより、例えば、車載機で前方の信号機の表示情報を受信し、受信した表示情報に基づいて交差点の手前で安全に停止することができるか否か、あるいは、交差点を安全に通過することができるか否かを高精度に判定し、判定結果に応じて運転者に音声で注意を促すことができる。また、車載機で受信した信号機の表示情報に基づいて、交差点を安全に通過することができるか否かを高精度に判定し、判定結果に応じて車両のブレーキ制御を行うこともでき、交通事故を未然に防止して交通の安全性を高めることができる。
【００９５】
開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】本発明に係る通信システムの概要を示す模式図である。
【図２】本発明に係る通信システムの構成を示すブロック図である。
【図３】光ビーコンと車載機との間の双方向通信を説明する説明図である。
【図４】信号の到達時間差の算出例を示す説明図である。
【図５】信号の到達時間差に基づいて自車位置を特定する例を示す説明図である。
【図６】本発明に係る通信システムにおいて車載機の処理内容を示す説明図である。
【図７】送信機が送信する信号の送信間隔の例を示す説明図である。
【図８】送信機が送信する信号の同期方法の例を示す説明図である。
【図９】送信機が送信する信号の周期を同一にする方法の例を示す説明図である。
【図１０】正弦波形の信号を用いた場合の到達時間差の算出例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００９７】
１０ 光ビーコン
１１ 通信部
１２ 制御部
１３ 端末通信部
１４ 記憶部
２０ 車載機
２１ 第１通信部
２２ 第２通信部
２３ 制御部
２４ 記憶部
２５ 表示部
２６ 操作部
３０、４０ 送信機
３１、４１ 通信部
３２、４２ 制御部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一周期であって互いに同期した信号を送信する複数の送信機と、該送信機が送信した信号を受信する車載機とを備える通信システムであって、
前記車載機は、
道路上の所定の領域及び前記複数の送信機の位置情報を記憶する手段と、
自車が前記領域内に存在するか否かを判定する判定手段と、
前記複数の送信機が送信した各信号の到達時間差を取得する時間差取得手段と、
前記判定手段で自車が前記領域内に存在すると判定した場合、前記時間差取得手段で取得した到達時間差及び前記位置情報に基づいて自車位置を特定する特定手段と
を備えることを特徴とする通信システム。
【請求項２】
車載機に対して所定の情報を送信する光ビーコンを備え、
前記判定手段は、
前記光ビーコンから所定の情報を受信した場合、自車が前記領域内に存在すると判定するように構成してあることを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
【請求項３】
前記特定手段は、
前記領域内の所定の第１地点に対する位置を特定するように構成してあり、
前記第１地点と前記領域よりも車両の進行方向下流側にある所定の第２地点との間の道路形状に関する道路形状情報を取得する道路形状情報取得手段と、
該道路形状情報取得手段で取得した道路形状情報及び前記特定手段で特定した位置に基づいて、前記第２地点までの距離を算出する算出手段と
を備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の通信システム。
【請求項４】
前記道路形状情報は、前記第１地点と第２地点との間の道路を１又は複数の区間に分割した各区間についての距離、勾配及び曲率のうち少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項３に記載の通信システム。
【請求項５】
前記複数の送信機及び光ビーコンのうち少なくとも１つは、前記道路形状情報を車載機へ送信する送信手段を備えることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の通信システム。
【請求項６】
前記車載機は、
搭載位置の高さ情報を記憶する記憶手段を備え、
前記特定手段は、
前記高さ情報に基づいて自車位置を特定するように構成してあることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の通信システム。
【請求項７】
前記複数の送信機は、
信号を変調する変調手段を備え、
該変調手段で変調した信号を送信するように構成してあり、
前記車載機は、
受信した信号を復調する復調手段を備え、
前記時間差取得手段は、
前記復調手段で復調した信号に基づいて、各信号の到達時間差を取得するように構成してあることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の通信システム。
【請求項８】
前記複数の送信機は、
信号を直交周波数多重方式の搬送波に割り当てる割当手段を備え、
該割当手段で信号が割り当てられた搬送波を送信するように構成してあり、
前記車載機は、
前記搬送波を受信する受信手段を備え、
前記時間差取得手段は、
受信した搬送波に基づいて、各信号の到達時間差を取得するように構成してあることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の通信システム。
【請求項９】
前記複数の送信機は、
立ち上がりを有する信号を所定の間隔で送信するように構成してあり、
前記時間差取得手段は、
受信した各信号の立ち上がり時点に基づいて、各信号の到達時間差を取得するように構成してあることを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の通信システム。
【請求項１０】
前記複数の送信機は、
交番波形の信号を送信するように構成してあり、
前記時間差取得手段は、
受信した各信号の位相差に基づいて、各信号の到達時間差を取得するように構成してあることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の通信システム。
【請求項１１】
前記複数の送信機は、
信号を変調する変調手段を備え、
該変調手段で変調した信号を送信するように構成してあり、
前記車載機は、
受信した信号を復調する復調手段を備え、
前記時間差取得手段は、
前記復調手段で復調した各信号の位相差に基づいて、各信号の到達時間差を取得するように構成してあることを特徴とする請求項１０に記載の通信システム。
【請求項１２】
一の送信機は、
信号の送信時点より所定時間だけ早い時点で同期用信号を他の送信機へ送信するように構成してあり、
前記他の送信機は、
前記同期用信号を受信した時点及び前記一の送信機までの距離に基づいて前記同期用信号が送信された時点を特定する特定手段と、
該特定手段で特定した時点及び前記所定時間に基づいて、信号を送信する時点を決定する決定手段を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の通信システム。
【請求項１３】
所定の同期信号を送信する同期用送信機を備え、
前記複数の送信機は、
前記同期用送信機が送信した同期用信号を受信する受信手段と、
受信した同期用信号及び前記同期用送信機までの距離に基づいて、信号を送信する時点を決定する決定手段と
を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の通信システム。
【請求項１４】
前記送信機は、
所定の周期の基準周期信号を生成する生成手段と、
該生成手段で生成した基準周期信号に基づいて、信号の周期を決定する決定手段と
を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の通信システム。
【請求項１５】
一の送信機は、
信号を他の送信機へ無線又は有線で送信するように構成してあり、
前記他の送信機は、
受信した信号に基づいて、前記生成手段で生成する基準周期信号の周期を調整する調整手段を備え、
前記決定手段は、
前記調整手段で周期が調整された基準周期信号に基づいて、信号の周期を決定するように構成してあることを特徴とする請求項１４に記載の通信システム。
【請求項１６】
所定周期の周期調整信号を送信する周期調整用送信機を備え、
前記送信機は、
前記周期調整用送信機が送信した周期調整信号を受信する受信手段と、
受信した周期調整信号に基づいて、前記生成手段で生成する基準周期信号の周期を調整する調整手段を備え、
前記決定手段は、
前記調整手段で周期が調整された基準周期信号に基づいて、信号の周期を決定するように構成してあることを特徴とする請求項１４に記載の通信システム。
【請求項１７】
前記送信機は、
ＧＮＳＳ衛星が送信した信号を受信する受信手段と、
受信した信号に基づいて、信号の周期を決定する決定手段と
を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の通信システム。
【請求項１８】
同一周期であって互いに同期した信号を受信する車載機であって、
道路上の所定の領域及び複数の送信機の位置情報を記憶する手段と、
自車が前記領域内に存在するか否かを判定する判定手段と、
前記複数の送信機が送信した各信号の到達時間差を取得する時間差取得手段と、
前記判定手段で自車が前記領域内に存在すると判定した場合、前記時間差取得手段で取得した到達時間差及び前記位置情報に基づいて自車位置を特定する特定手段と
を備えることを特徴とする車載機。
【請求項１９】
請求項１８に記載の車載機を備えることを特徴とする車両。
【請求項２０】
お互いに同期した信号を送信する送信機であって、
他の送信機から信号の送信時点より所定時間だけ早い時点に送信された同期用信号を受信する受信手段と、
該受信手段で同期用信号を受信した時点及び前記他の送信機までの距離に基づいて前記同期用信号が送信された時点を特定する特定手段と、
該特定手段で特定した時点及び前記所定時間に基づいて、信号を送信する時点を決定する決定手段と
を備えることを特徴とする送信機。
【請求項１】
同一周期であって互いに同期した信号を送信する複数の送信機と、該送信機が送信した信号を受信する車載機とを備える通信システムであって、
前記車載機は、
道路上の所定の領域及び前記複数の送信機の位置情報を記憶する手段と、
自車が前記領域内に存在するか否かを判定する判定手段と、
前記複数の送信機が送信した各信号の到達時間差を取得する時間差取得手段と、
前記判定手段で自車が前記領域内に存在すると判定した場合、前記時間差取得手段で取得した到達時間差及び前記位置情報に基づいて自車位置を特定する特定手段と
を備えることを特徴とする通信システム。
【請求項２】
車載機に対して所定の情報を送信する光ビーコンを備え、
前記判定手段は、
前記光ビーコンから所定の情報を受信した場合、自車が前記領域内に存在すると判定するように構成してあることを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
【請求項３】
前記特定手段は、
前記領域内の所定の第１地点に対する位置を特定するように構成してあり、
前記第１地点と前記領域よりも車両の進行方向下流側にある所定の第２地点との間の道路形状に関する道路形状情報を取得する道路形状情報取得手段と、
該道路形状情報取得手段で取得した道路形状情報及び前記特定手段で特定した位置に基づいて、前記第２地点までの距離を算出する算出手段と
を備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の通信システム。
【請求項４】
前記道路形状情報は、前記第１地点と第２地点との間の道路を１又は複数の区間に分割した各区間についての距離、勾配及び曲率のうち少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項３に記載の通信システム。
【請求項５】
前記複数の送信機及び光ビーコンのうち少なくとも１つは、前記道路形状情報を車載機へ送信する送信手段を備えることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の通信システム。
【請求項６】
前記車載機は、
搭載位置の高さ情報を記憶する記憶手段を備え、
前記特定手段は、
前記高さ情報に基づいて自車位置を特定するように構成してあることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の通信システム。
【請求項７】
前記複数の送信機は、
信号を変調する変調手段を備え、
該変調手段で変調した信号を送信するように構成してあり、
前記車載機は、
受信した信号を復調する復調手段を備え、
前記時間差取得手段は、
前記復調手段で復調した信号に基づいて、各信号の到達時間差を取得するように構成してあることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の通信システム。
【請求項８】
前記複数の送信機は、
信号を直交周波数多重方式の搬送波に割り当てる割当手段を備え、
該割当手段で信号が割り当てられた搬送波を送信するように構成してあり、
前記車載機は、
前記搬送波を受信する受信手段を備え、
前記時間差取得手段は、
受信した搬送波に基づいて、各信号の到達時間差を取得するように構成してあることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の通信システム。
【請求項９】
前記複数の送信機は、
立ち上がりを有する信号を所定の間隔で送信するように構成してあり、
前記時間差取得手段は、
受信した各信号の立ち上がり時点に基づいて、各信号の到達時間差を取得するように構成してあることを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の通信システム。
【請求項１０】
前記複数の送信機は、
交番波形の信号を送信するように構成してあり、
前記時間差取得手段は、
受信した各信号の位相差に基づいて、各信号の到達時間差を取得するように構成してあることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の通信システム。
【請求項１１】
前記複数の送信機は、
信号を変調する変調手段を備え、
該変調手段で変調した信号を送信するように構成してあり、
前記車載機は、
受信した信号を復調する復調手段を備え、
前記時間差取得手段は、
前記復調手段で復調した各信号の位相差に基づいて、各信号の到達時間差を取得するように構成してあることを特徴とする請求項１０に記載の通信システム。
【請求項１２】
一の送信機は、
信号の送信時点より所定時間だけ早い時点で同期用信号を他の送信機へ送信するように構成してあり、
前記他の送信機は、
前記同期用信号を受信した時点及び前記一の送信機までの距離に基づいて前記同期用信号が送信された時点を特定する特定手段と、
該特定手段で特定した時点及び前記所定時間に基づいて、信号を送信する時点を決定する決定手段を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の通信システム。
【請求項１３】
所定の同期信号を送信する同期用送信機を備え、
前記複数の送信機は、
前記同期用送信機が送信した同期用信号を受信する受信手段と、
受信した同期用信号及び前記同期用送信機までの距離に基づいて、信号を送信する時点を決定する決定手段と
を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の通信システム。
【請求項１４】
前記送信機は、
所定の周期の基準周期信号を生成する生成手段と、
該生成手段で生成した基準周期信号に基づいて、信号の周期を決定する決定手段と
を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の通信システム。
【請求項１５】
一の送信機は、
信号を他の送信機へ無線又は有線で送信するように構成してあり、
前記他の送信機は、
受信した信号に基づいて、前記生成手段で生成する基準周期信号の周期を調整する調整手段を備え、
前記決定手段は、
前記調整手段で周期が調整された基準周期信号に基づいて、信号の周期を決定するように構成してあることを特徴とする請求項１４に記載の通信システム。
【請求項１６】
所定周期の周期調整信号を送信する周期調整用送信機を備え、
前記送信機は、
前記周期調整用送信機が送信した周期調整信号を受信する受信手段と、
受信した周期調整信号に基づいて、前記生成手段で生成する基準周期信号の周期を調整する調整手段を備え、
前記決定手段は、
前記調整手段で周期が調整された基準周期信号に基づいて、信号の周期を決定するように構成してあることを特徴とする請求項１４に記載の通信システム。
【請求項１７】
前記送信機は、
ＧＮＳＳ衛星が送信した信号を受信する受信手段と、
受信した信号に基づいて、信号の周期を決定する決定手段と
を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の通信システム。
【請求項１８】
同一周期であって互いに同期した信号を受信する車載機であって、
道路上の所定の領域及び複数の送信機の位置情報を記憶する手段と、
自車が前記領域内に存在するか否かを判定する判定手段と、
前記複数の送信機が送信した各信号の到達時間差を取得する時間差取得手段と、
前記判定手段で自車が前記領域内に存在すると判定した場合、前記時間差取得手段で取得した到達時間差及び前記位置情報に基づいて自車位置を特定する特定手段と
を備えることを特徴とする車載機。
【請求項１９】
請求項１８に記載の車載機を備えることを特徴とする車両。
【請求項２０】
お互いに同期した信号を送信する送信機であって、
他の送信機から信号の送信時点より所定時間だけ早い時点に送信された同期用信号を受信する受信手段と、
該受信手段で同期用信号を受信した時点及び前記他の送信機までの距離に基づいて前記同期用信号が送信された時点を特定する特定手段と、
該特定手段で特定した時点及び前記所定時間に基づいて、信号を送信する時点を決定する決定手段と
を備えることを特徴とする送信機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００８−１９１０１２（Ｐ２００８−１９１０１２Ａ）
【公開日】平成２０年８月２１日（２００８．８．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２６０６２（Ｐ２００７−２６０６２）
【出願日】平成１９年２月５日（２００７．２．５）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年８月２１日（２００８．８．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年２月５日（２００７．２．５）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
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