説明

電波発射源可視化装置

【課題】複数の車両からの電波の到来方向を個別に可視化可能な電波発射源可視化装置を提供すること。
【解決手段】路側装置と車載装置とがDSRCにより路車間通信を行う場合、DSRC通信のタイムスロットを識別しながら可視化処理を行なうことにより、複数車両からの電波に対応した電波発射位置を特定する。すなわち路側装置においてアップリンクのスロットと車載装置とを対応付けることにより、各スロットごとに推定した電波到来方向と複数の車両とを対応付ける。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は、電波の到来方向を二次元画像として出力可能な電波発射源可視化装置及びその方法に関する。特にこの発明は、ETC(Electronic Toll Collection System)などに応用されるDSRC(Dedicated Short Range Communication)の電波を可視化するのに好適に利用できる。
【背景技術】
【0002】
特許文献1に開示されるような電波発射源可視化装置を用いれば、電波の到来方向を可視化して電波発射源を容易に特定することが可能になる。この種の装置は、連続的に発射される電波やバースト的に短時間のみ発射される電波など様々な電波に対応可能で、電波の到来方向を算出しカメラ画像に合成表示することが可能である。その利点から、特にETCにおける応用が期待されている。
【0003】
ETCは、ARIB(Association of Radio Industries and Businesses)において策定されたDSRCと称する通信方式を用いる。その主なものはARIB STD−T75およびこれを拡張したARIB TR−T17であり、路側装置と車載器の間の無線区間インタフェースがこれらの規格に規定されている。
【特許文献1】特開2007−212228号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
DSRCにおいて、一つの路側装置の覆域に複数の車両が進入すると、個々の車載器は同じ周波数を用いた時分割通信により路側装置と個別に通信する。よって車両を特定するために車両からの電波の発射位置を特定しようとしても、複数車両からの電波が時分割で捕捉されるにとどまり、複数の車両の位置を正確に特定することが難しい。つまり位置を特定した電波源の周波数が同じであるので、周波数により車両を区別することができない。
【0005】
この発明は上記事情によりなされたもので、その目的は、複数の車両からの電波の到来方向を個別に可視化可能な電波発射源可視化装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記目的を達成するためにこの発明の一態様によれば、複数の電波源から当該電波源ごとに割り当てられたスロットで放射される到来波を受信するアンテナ部と、このアンテナ部からの受信信号から前記到来波の到来方向を前記スロットごとに推定する推定処理部と、前記複数の電波源を含む画像を撮像する撮像部と、前記複数の電波源と各スロットとを個別に対応付けて、前記推定されたスロットごとの到来方向を前記撮像部における視野内の電波源位置に対応付けて画像合成する合成部と、この合成部により生成された合成画像を表示する表示部とを具備することを特徴とする電波発射源可視化装置が提供される。
【0007】
このような手段を講じることにより、到来波が特にDSRCのアップリンク信号であれば、スロット(ACTS、あるいはACTSに含まれるACTC,VST)を各電波源(車載器)に対応付けてそれぞれの電波源を識別することが可能になる。すなわち車両ごとの電波の到来方向を路側装置において推定することが可能になる。
【発明の効果】
【0008】
この発明によれば、複数の車両からの電波の到来方向を個別に可視化可能な電波発射源可視化装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0009】
図1は、この発明に係る電波発射源可視化装置の実施の形態を示す機能ブロック図である。この装置はETCにおける路側装置に搭載されるもので、電波源すなわち車両に搭載される車載装置からアップリンクで到来する電波の到来方向を推定する。図1の装置は、アンテナ部10、周波数変換部20、アナログ/ディジタル(A/D)変換部30、到来方向推定処理部40、画像合成処理部50、表示部60、およびカメラ部70を備える。
【0010】
アンテナ部10は、リファレンスアンテナA0およびアレイアンテナA1を備える。リファレンスアンテナA0およびアレイアンテナA1はDSRC通信における共通の周波数帯の到来波を捕捉可能な受信アンテナである。アレイアンテナA1はN個のアンテナ素子A11〜A1nを平面上に規則的に配置したもので、アンテナ素子の形状・種類、アンテナ素子の総数、アンテナ素子を配置するための間隔などは、測定対象、測定目的などにより任意である。アレイ面の反対側から入射する電波の感度を抑えるため、アンテナ素子A11〜A1nを配置する平面を反射板とすることも可能である。
【0011】
なおアンテナ素子A11〜A1nのいずれか一つをリファレンスアンテナA0として利用することも可能である。この場合は、リファレンスアンテナA0を別に取り付ける機構的な構造が不要になる利点がある。リファレンスアンテナA0及びアレイアンテナA1で受信された電波は周波数変換部20により、サンプリング可能な中間周波数帯域にまで周波数変換される。
【0012】
周波数変換部20は、到来した電波を増幅するとともに、後段のA/D変換部30においてA/D変換可能な中間周波数に変換する。A/D変換部30は、リファレンスアンテナA0及びアレイアンテナA1からの各素子信号を同時にサンプリングしてA/D変換し、デジタル化する。このA/D変換部30でデジタル化されたデータは、到来方向推定処理部40に与えられる。
【0013】
到来方向推定処理部40は素子信号に基づくディジタルデータを二次元高速フーリエ変換(FFT)処理して、到来波の到来方向をDSRC通信におけるスロットごとに検出する。そして、各スロットが電波圏内の車載装置ごとに固有に割り当てられていることを利用して、スロットと車両とを対応付けることで、車両ごとの電波の到来方向を識別する。
【0014】
検出された車両ごとの電波到来方向は画像合成処理部50に与えられる。画像合成処理部50はカメラ部70で撮影された画像ビデオに含まれる車両ごとに、電波の到来方向を対応付けて画像合成する。これにより得られた2次元の合成画像は表示部60に表示される。
【0015】
図2は、DSRC通信におけるフレームフォーマットを示す図である。DSRC通信においては4つのケースが想定され、各ケース1〜4はACTS(アクチベーションスロット)の数(0〜3)に対応する。各フレームは9スロットの固定長で形成され、FCMS(フレームコントロールメッセージスロット)がフレームの先頭になる。MDS(メッセージデータスロット)はFCMSに引き続いて送信され、4スロット〜7スロットの範囲で変化する。ACTSはMDSに引き続いて送信され、最大で3スロットとなる。図3に示すように、ACTSには12オクテット長の6つのアクチベーションチャネルウインドウ(ACTC)が設けられる。
【0016】
DSRCの伝送レートは1024kbpsの半二重通信であり、ASK(Amplitude Shift Keying)方式で変調される。各スロットは100オクテット固定長であるので、1スロットあたりの伝送期間は781.25マイクロ秒となる。図2の各スロットのうちFCMSはダウンリンク(路側装置から車載装置へ)で、ATCSはアップリンク(車載装置から路側装置へ)で転送される。MDSはダウンリンク、アップリンクのいずれにも用いられる。次に上記構成における作用を説明する。
【0017】
図4は、路側装置の形成する電波圏内に車載装置が1つだけ在圏するケースを示す模式図である。AD変換したデータを処理し、車載器からの電波をDSRC通信のACTSスロットで識別する。ACTSスロットには最大で6チャネルまでのACTCが割当てられ、1つのACTCは12オクテット(約94μsec)で送出される。このことを利用してこの実施形態では、各車両から送信される約94μsecのACTCを受信し、ACTCの位置で各車両を区別することで車両と電波源推定位置とを対応付け、複数の車両に対応できるようにする。図4の状態では、到来方向推定処理部40は車載装置からアップリンクで到来する1つのVST(Vehicle Service Table)を処理する。すなわちこのVSTの位相を検出し、FFT処理を経て電波ホログラフィ法により電波到来方向が推定される。その結果をもとに車両と到来方向とが対応付けられて、可視化される。
【0018】
図5は、路側装置の形成する電波圏内に車載装置が4つ在圏するケースを示す模式図である。この場合、到来方向推定処理部40はTAG0〜TAG3の各VSTごとに位相を検出する。ACTC間の時間が約16μsecと非常に短く、この期間内に可視化処理を完了することが困難であれば、ACTCの位相情報を例えばFIFO(First in First Out)のようなバッファメモリに蓄積して可視化処理を逐次行うようにすればよい。
【0019】
検出された位相データはVSTごとにFIFOに順次蓄積され、2次元FFT処理および画像合成処理が行われる。到来方向の推定にあたってはFFT処理の結果を象限入れ替えし、AZ(アジマス),EL(エレベーション)につきピークの角度を算出する。その結果とスロット位置とを対応付けることで、同じ周波数の電波であっても複数の車両からの電波に対応することが可能になる。これらのことから、複数の車両からの電波の到来方向を個別に可視化可能な電波発射源可視化装置を提供することが可能となる。
【0020】
なお、この発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。
【図面の簡単な説明】
【0021】
【図1】この発明に係る電波発射源可視化装置の実施の形態を示す機能ブロック図。
【図2】DSRC通信におけるフレームフォーマットを示す図。
【図3】図2のACTSの詳細を示す図。
【図4】路側装置の形成する電波圏内に車載装置が1つだけ在圏するケースを示す模式図。
【図5】路側装置の形成する電波圏内に車載装置が4つ在圏するケースを示す模式図。
【符号の説明】
【0022】
10…アンテナ部、20…周波数変換部、30…アナログ/ディジタル(A/D)変換部、40…到来方向推定処理部、50…画像合成処理部、60…表示部、70…カメラ部、A0…リファレンスアンテナ、A1…アレイアンテナ、A11〜A1n…アンテナ素子

【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数の電波源から当該電波源ごとに割り当てられたスロットで放射される到来波を受信するアンテナ部と、
このアンテナ部からの受信信号から前記到来波の到来方向を前記スロットごとに推定する推定処理部と、
前記複数の電波源を含む画像を撮像する撮像部と、
前記複数の電波源と各スロットとを個別に対応付けて、前記推定されたスロットごとの到来方向を前記撮像部における視野内の電波源位置に対応付けて画像合成する合成部と、
この合成部により生成された合成画像を表示する表示部とを具備することを特徴とする電波発射源可視化装置。
【請求項2】
前記アンテナ部は、
前記到来波を受信する複数のアンテナ素子を配列したアレイアンテナと、
前記到来波を受信するリファレンスアンテナとを備え、
前記推定処理部は、
前記アレイアンテナの個々の素子出力と前記リファレンスアンテナの出力から前記到来波の到来方向を電波ホログラフィ法で推定し、前記スロットごとに二次元画像化した到来方向を出力することを特徴とする請求項1に記載の電波発射源可視化装置。
【請求項3】
前記リファレンスアンテナは、前記アレイアンテナの前記複数のアンテナ素子の一部であることを特徴とする請求項2に記載の電波発射源可視化装置。
【請求項4】
前記到来波は前記複数の電波源の間で共通の周波数であることを特徴とする請求項1に記載の電波発射源可視化装置。
【請求項5】
前記到来波はARIB(Association of Radio Industries and Businesses) STD−T75に準拠するアップリンク信号であり、
前記スロットは、前記ARIB STD−T75におけるACTS(Activation Slot)スロットであることを特徴とする請求項4に記載の電波発射源可視化装置。
【請求項6】
前記推定処理部は、前記ACTSスロットに含まれるVST(Vehicle Service Table)の位相情報を検出し、このVSTごとに二次元画像化した到来方向を出力することを特徴とする請求項5に記載の電波発射源可視化装置。
【請求項7】
前記推定処理部は、前記検出した位相情報を保持するバッファメモリを備えることを特徴とする請求項6に記載の電波発射源可視化装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【公開番号】特開2009−236883(P2009−236883A)
【公開日】平成21年10月15日(2009.10.15)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−86927(P2008−86927)
【出願日】平成20年3月28日(2008.3.28)
【出願人】(000003078)株式会社東芝 (54,554)
【Fターム(参考)】