(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
情報提供装置の周波数に対応するスキャン周期でレーザ信号を放射するレーザスキャナと、
移動体に設けた前記レーザスキャナから放射されるレーザ信号を受光するレーザ受光素子アレイと、
前記レーザ受光素子アレイで受光されるレーザ信号の周期から情報提供装置の周波数を算出する演算器と、
を備えたことを特徴とするレーザスキャナ通信装置。
【請求項２】
情報提供装置のＩＤ番号に対応するスキャン周期でレーザ信号を放射するレーザスキャナと、
移動体に設けた前記レーザスキャナから放射されるレーザ信号を受光するレーザ受光素子アレイと、
前記レーザ受光素子アレイで受光されるレーザ信号の周期から情報提供装置のＩＤを算出する演算器と、
を備えたことを特徴とするレーザスキャナ通信装置。
【請求項３】
前記レーザ信号を受光するレーザ受光素子アレイを複数備えたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のレーザスキャナ通信装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザスキャナ通信装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１０は走行支援道路システム（ＡＨＳ：Advanced Cruise-Assist Highway Systems）として知られている路車間通信システム構成図である。図１０において、１は車両が走行する道路、２は道路１を走行する車両、６は道路１を走向する車両２に対して前方の障害物等に関する交通情報を提供する情報提供用ビーコン、１２は電波により基点位置を示す基点ビーコン、１３は車両２に搭載され情報提供用ビーコン６及び基点ビーコン１２の情報を受信する車載器である。
【０００３】
ＡＨＳでは、前方の障害物等に関する交通情報を、予め道路を走行する車両に対して提供することにより注意を喚起し、安全性を高める効果を有する。以下にその動作について説明する。図１０において、車両２は基点ビーコン１２からの基点情報を車載器１３で受信することにより、前方の情報提供用ビーコン６の周波数等の受信に必要な情報及び情報提供用ビーコン６で示される距離情報の基準位置情報を得る。次に車両が前進し、情報提供用ビーコン６の下を通過する際に、基点ビーコン１２の情報に基づき、情報提供用ビーコン６から交通情報及び障害物までの距離情報を受信する。車載器１３では、前記基点位置情報と情報提供用ビーコン６からの情報を基にしてドライバに障害物までの距離を表示する。
【０００４】
現在、基点ビーコン１２は情報提供用ビーコン６と同様に無線通信によるものが知られている。基点ビーコンは電波を使用しているため、電波の広がりに起因する基点位置の不確実さがある。また、同一の周波数を使用して別なサービスを実施している情報提供ビーコンの情報を受信してしまうことがある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記の通り、基点ビーコン１２は電波を使用しているため位置情報の精度にも限界があり、同一の周波数を使用して別なサービスを実施している情報提供ビーコン６の情報を受信してしまうことがあった。
【０００６】
本発明は、上記のような問題を解決するためになされるものであり、位置情報の精度を向上させると共に、同一の周波数を使用して別なサービスを実施している情報提供装置の情報を受信しないレーザスキャナ通信装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、情報提供装置の周波数に対応するスキャン周期でレーザ信号を放射するレーザスキャナと、移動体に設けた前記レーザスキャナから放射されるレーザ信号を受光するレーザ受光素子アレイと、前記レーザ受光素子アレイで受光されるレーザ信号の周期から情報提供装置の周波数を算出する演算器と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、情報提供装置のＩＤ番号に対応するスキャン周期でレーザ信号を放射するレーザスキャナと、移動体に設けた前記レーザスキャナから放射されるレーザ信号を受光するレーザ受光素子アレイと、前記レーザ受光素子アレイで受光されるレーザ信号の周期から情報提供装置のＩＤを算出する演算器と、を備えたことを特徴とする。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の発明において、前記レーザ信号を受光するレーザ受光素子アレイを複数備えたことを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
この実施の形態は、一例としてレーザスキャナ通信装置を道路上に配置して路車間通信を行い、位置情報を得る場合について示す。
［実施の形態１］
図１に実施の形態１のシステム概念図を示す。図１において、１は車両が走行する道路、２は道路１を走行する車両、３は道路１を走向する車両２に対して所定のスキャン周期でレーザ信号を放射することにより基点位置を示す基点位置レーザスキャナ、４は道路１に設置され、基点位置レーザスキャナ３を保持するガントリ、５は車両２の屋根等に取りづけられ、基点位置レーザスキャナ３から放射されるレーザ信号を受光する１次元の受光素子アレイ、６は道路１を走向する車両２に対して前方の障害物等に関する交通情報を提供する情報提供用ビーコン、７は車両２に搭載され、情報提供用ビーコン６等の情報を受信するＤＳＲＣ車載器を示す。図２は、基点位置レーザスキャナ３が放射するレーザ信号を受光素子アレイ５で受光している状況を示した図である。
【００１１】
以下、動作について説明する。図１に示すように車両２は、基点位置レーザスキャナ３及び情報提供用ビーコン６が設置されている道路１を走向中に、ガントリ４に保持されている基点位置レーザスキャナ３の下を通過する。基点位置レーザスキャナ３の下を通過時、所定のスキャン周期で道路１の幅方向にレーザ信号を放射する基点位置レーザスキャナ３からのレーザ信号を、受光素子アレイ５で受信する。ＤＳＲＣ車載器７では、受信したレーザ信号から情報提供用ビーコン６が情報を提供している周波数を判定する。またＤＳＲＣ車載器７では、レーザ信号を受信した地点を情報提供用ビーコン６からの距離情報の基点位置として記憶する。レーザは電波と比較して指向性に優れており、レーザ信号を受信した位置が基点位置となり、電波を使用しているときと比較して位置情報の精度が高くなる。なお、レーザ波長は運用に合わせ適当に設定すればよい。
【００１２】
図２において、基点位置レーザスキャナ３は車両２が通行する道路幅を周期ｆ１でスキャンする。前記周期ｆ１は、ガントリ４からある距離離れた位置に設置されている情報提供用ビーコン６が情報を提供している周波数Ｆと関係づけられている。つまり、レーザ信号のスキャン周期ｆ１から、情報提供用ビーコン６が情報を提供している周波数Ｆを知ることが可能となる。なお、レーザ信号のスキャン方法は、機械的でも光学的でもよい。また、レーザ信号のスキャン周期ｆ１と情報提供用ビーコン６の周波数Ｆとの対応は、ｆ１が決まれば一義的にＦが決定できる様に設定すればよく、車両２の走行速度等から適当に設定すればよい。なお、基点位置レーザスキャナ３は車両が通行する車両の進行方向等に周期的にスキャンしても同等の効果を得ることができる。
【００１３】
一方、車両２において、屋根等に車両２の進行方向に沿って配置してあるレーザ受光素子アレイ５が、基点位置レーザスキャナ３の下を通過する際に、基点位置レーザスキャナ３のレーザ信号を複数回受光することになる。レーザ受光素子アレイ５がレーザ信号を受光しているときには出力 “１”、受光していないときは出力“０”となるパルス出力を得る。このパルス出力の周期をｆ２とすると、レーザ信号のスキャン周期ｆ１は、ｆ１＝ｆ２／２の関係が成り立つ。これは、レーザ受信素子アレイ５でレーザ信号を２回受信したときレーザ信号の１周期となるため、レーザ信号のスキャン周期ｆ１は、パルス出力の周期ｆ２の半分となる。
【００１４】
図３は全体の構成を示した図であり、９は基点位置レーザスキャナ３と情報提供用ビーコン６とに情報を伝送する情報センター、１０は車両の速度情報を提供する車両ＥＣＵである。また、７１は情報提供用ビーコン６からの電磁波信号を電気信号に変換するＤＳＲＣ車載用アンテナ、７２はＤＳＲＣ車載器アンテナ７１で変換された電気信号を受信する受信器、７３は演算を行うＣＰＵであり、７４は情報提供用ビーコン６から提供される情報を元に、ドライバに提供する情報を加工／表示するユーザインタフェイスである。なお、ＤＳＲＣ車載用アンテナ７１、受信器７２、ＣＰＵ７３、ユーザインタフェイス７４はＤＳＲＣ車載器７の構成要素である。
【００１５】
情報センター９は基点位置レーザスキャナ３に対して情報提供用ビーコン６が情報を提供している周波数を提供する。また、情報提供用ビーコン６に対しては、前方の障害物等に関する交通情報を提供する。基点位置レーザスキャナ３は情報センター９から提供された周波数の情報をもとに、周期ｆ１でレーザ信号をスキャンさせる。レーザ受光素子アレイ５では、基点位置レーザスキャナ３のレーザ信号を受光し、前記パルス出力を得る。また、このパルス出力をＣＰＵ７３へ出力する。
【００１６】
情報提供用ビーコン６は情報センター９から提供された情報を電波として送信する。ＤＳＲＣ車載アンテナ７１では、情報提供用ビーコン６が出力する電波を電気信号に変換する。ＤＳＲＣ車載アンテナ７１で変換された電気信号は受信器７２で受信され、結果をＣＰＵ７３へ出力する。車両ＥＣＵ１０は車両２の速度情報をＣＰＵ７３へ出力する。
【００１７】
ユーザインタフェイス７４では、ＣＰＵ７３からの情報をドライバに提供する形態に加工すると共に表示を行う。例えば、情報提供用ビーコン６で送信している情報が“基点位置からＸＸm前方に障害物有り”という場合、ＤＳＲＣ車載器７では車両ＥＣＵ１０からの速度情報から自車位置を常に算出し、ドライバに“残りＹＹmで障害物”と表示したり、回避不能な距離まで接近した場合は自動でブレーキをかける等の処理を行うことが可能となる。
【００１８】
図４はＣＰＵ７３の処理シーケンスを示した図である。以下に処理シーケンスの内容を示す。受光素子アレイ５にレーザ信号が照射されているか否かを確認する（Ｓ１１）。受光の場合はタイマをスタート（Ｓ１２）させる。このタイマは、受光素子アレイ５でレーザ信号を受光する時間を計測するために備えられている。次に、受光素子出力パルスを記憶する（Ｓ１３）。レーザ信号の受光終了またはタイマのタイムアウトとなったとき（Ｓ１４）、受光素子アレイ５で受光したレーザ信号のパルスの周期ｆ２からレーザ信号のスキャン周期ｆ１を算出し（Ｓ１５）、情報提供用ビーコンの周波数Ｆの選定を（Ｓ１６）する。合わせて、最初のレーザ信号の受光位置を基点位置として記憶する（Ｓ１７）。その後、車両ＥＣＵ１０からの車両速度により自車位置を逐次更新し（Ｓ１８）、情報提供用ビーコン６からの情報受信（Ｓ１９）を待つ。情報提供用ビーコン６から情報を受信すると、その内容を解読し（Ｓ２０）、基点位置情報と自車位置から対象とする障害物等の位置を算出し（Ｓ２１）、ユーザインタフェイス７４に表示する（Ｓ２２）。更に自車の進行に合わせて自車位置を更新し（Ｓ２３）、障害物位置に達する等表示が完了するまでＳ２１〜Ｓ２３を繰り返す（Ｓ２４）。なお、レーザ受光素子アレイ５、車両ＥＣＵ１０及び受信器７２からの情報はそれぞれＳ１１、Ｓ１８、Ｓ１９へ入力される
【００１９】
以上のように、実施の形態１では、従来よりも精度の高い基点位置情報を得ることができる。
【００２０】
［実施の形態２］
図５に実施の形態２のシステム概念図を示す。この実施の形態２では、複数の受光素子アレイ５を有している。そのほかの構成は実施の形態１と同じである。
【００２１】
以下、動作について説明する。基点位置レーザスキャナ３から放射されたレーザ信号は複数の受光素子アレイ５で受光される。各々の受光素子アレイの動作は実施の形態１と同様である。受光の有無を表すパルス出力は各々の受光素子アレイ５から出力される。各々の受光素子アレイからの出力は多数決によって基点位置レーザスキャン周期ｆ１を決定する。これによって受光素子アレイの一部が故障しても基点情報を正しく受信することが可能となり、信頼性が向上する。
【００２２】
［実施の形態３］
図６に実施の形態３のシステム概念図を示す。３１は道路１を走向する車両２に対してスキャン周期ｆaで波長λaのレーザ信号を放射する第１の基点位置レーザスキャナ、３２は道路１を走向する車両２に対してスキャン周期ｆbで波長λbのレーザ信号を放射する第２の基点位置レーザスキャナ、５１は車両２の屋根等に取りづけられ基点位置レーザスキャナ３１から放射される波長λaのレーザ信号を受光する第１の受光素子アレイ、５２は車両２の屋根等に取りづけられ基点位置レーザスキャナ３２から放射される波長λbのレーザ信号を受光する第２の受光素子アレイ、１１は車両２に搭載され情報提供用ビーコン６等の情報を受信する複数ＤＳＲＣ車載器を示す。そのほかの構成は実施の形態１と同じである。図７は第１及び第２の基点位置レーザスキャナ３１，３２が放射するレーザ信号を、第１及び第２の受光素子アレイ５１，５２で受光している状況を示した図である。
【００２３】
以下、動作について説明する。図６に示すように車両２が第１及び第２の基点位置レーザスキャナ３１，３２の下を通過時、所定のスキャン周期で道路１の幅方向にレーザ信号を放射する第１及び第２の基点位置レーザスキャナ３１，３２からのレーザ信号を、第１及び第２の受光素子アレイ５１，５２で受信する。複数ＤＳＲＣ車載器１１では、受信したレーザ信号から情報提供用ビーコン６が情報を提供している周波数及び情報提供用ビーコン６が保有している固有のＩＤ番号を判定する。また、レーザ信号を受信した地点を情報提供用ビーコン６からの距離情報の基点位置として記憶する。この様に、情報提供用ビーコン６が情報を提供している周波数以外に情報供給ビーコン６が保有している固有のＩＤ番号を受信することで、同一周波数を使用して別なサービスを実施している情報提供用ビーコンに惑わされることなく、規定の情報提供用ビーコン６の情報を収集することが可能となる。
【００２４】
図７において、第１、第２の基点位置レーザスキャナ３１，３２は車両２が通行する道路幅を周期ｆa及び周期ｆbでスキャンする。前記周期ｆaはガントリ４からある距離離れた位置に設置されている情報提供用ビーコン６が情報を提供している周波数と関係づけられている。また、周期ｆbは情報提供用ビーコン６のＩＤ番号と関係づけられている。つまり、レーザ信号のスキャン周期ｆa，ｆbから情報提供用ビーコン６が情報を提供している周波数及びＩＤ番号を知ることが可能となる。なお、レーザ信号のスキャン方法は機械的でも光学的でもよい。また、スキャン周期ｆa，ｆbの設定は運用に合わせ適当に設定すればよい。なお、基点位置レーザスキャナ３１，３２は車両が通行する車両の進行方向等に周期的にスキャンしても同等の効果を得ることができる。
【００２５】
一方、車両２において、屋根等に車両２の進行方向に沿って配置してある第１及び第２のレーザ受光素子アレイ５１，５２が、第１及び第２の基点位置レーザスキャナ３１，３２の下を通過する際に、第１及び第２の基点位置レーザスキャナ３１，３２のレーザ信号を複数回受光することになる。第１及び第２のレーザ受光素子アレイ５１，５２がレーザ信号を受光しているときには出力“１”、受光していないときは出力“０”となるパルス出力を得る。このパルス出力の周期からレーザスキャン周期を実施の形態１の手法に従い算出する。
【００２６】
図８は全体の構成を示した図であり、９１は第１及び第２の基点位置レーザスキャナ３１，３２と情報提供用ビーコン６とに情報を伝送する情報センター、７３１は演算を行うＣＰＵである。そのほかの構成は実施の形態１，２と同じである。
【００２７】
図８について、以下に説明する。情報センター９１は第１及び第２の基点位置レーザスキャナ３１，３２に対して情報提供用ビーコン６が情報を提供している周波数及びＩＤ番号を提供する。また、情報提供用ビーコン６に対しては前方の障害物等に関する交通情報を提供する。第１及び第２の基点位置レーザスキャナ３１，３２は情報センター９１から提供された周波数及びＩＤ番号の情報をもとに周期ｆa,ｆbでレーザ信号をスキャンさせる。第１及び第２のレーザ受光素子アレイ５１，５２では、前記レーザ信号を受光し、それぞれのパルス出力を得る。このパルス出力をＣＰＵ７３１へ出力する。ＣＰＵ７３１では情報提供用ビーコン６の周波数とＩＤ番号とをリファレンスに情報提供用ビーコン６を検出する。
【００２８】
図９はＣＰＵ７３１の処理シーケンスを示した図である。以下に処理シーケンスの内容を示す。第１及び第２の受光素子アレイ５１，５２にレーザ信号が照射されているか否かを確認する（Ｓ１１）。受光の場合はタイマをスタート（Ｓ１２）させる。このタイマは受光素子アレイ５でレーザ信号を受光する時間を計測するために備えられている。次に、第１及び第２の受光素子アレイ５１，５２で受光している波長λa、λbの受光素子出力パルスを記憶する（Ｓ２５）。レーザ信号の受光の終了またはタイマのタイムアウトとなったとき（Ｓ１４）、第１及び第２の受光素子アレイ５１，５２で受光したレーザ信号のパルスの周期からレーザ信号のスキャン周期ｆa及びｆbをそれぞれ算出し（Ｓ２６）、スキャン周期ｆaから情報提供用ビーコンの周波数Ｆの選定を実施する（Ｓ１６）。またスキャン周期ｆbから情報提供用ビーコンのＩＤの選定を実施する（Ｓ２７）。また、最初のレーザ信号の受光位置を基点位置として記憶する（Ｓ１７）。車両ＥＣＵ１０からの車両速度により自車位置を逐次更新し（Ｓ１８）、情報提供用ビーコン６からの情報受信（Ｓ１９）を待つ。情報提供用ビーコン６から情報を受信すると、ＩＤが一致しているか確認を行う（Ｓ２８）。ＩＤが一致した場合、その内容を解読し（Ｓ２０）、基点位置情報と自車位置から対象とする障害物等の位置を算出し（Ｓ２１）、ユーザインタフェイス７４に表示する（Ｓ２２）。更に自車の進行に合わせて自車位置を更新し（Ｓ２３）、障害物位置に達する等表示が完了するまでＳ２１〜Ｓ２３を繰り返す（Ｓ２４）。
【００２９】
以上のように、実施の形態３では、より精度の高い基点位置情報を得ることができるとともに、情報提供用ビーコン６が情報を提供している周波数以外に情報供給ビーコン６が保有している固有のＩＤ番号を受信することで、同一周波数を使用して別なサービスを実施している情報提供用ビーコンに惑わされることなく、規定の情報提供用ビーコン６の情報を収集することが可能となる。
【００３０】
前記各実施の形態では、レーザスキャナ通信装置を道路上に配置して路車間通信を行い、位置情報を得る場合について説明したが、これは好ましい一例を示したにすぎず、必ずしもこのような使い方をしなくともよく、例えば工場内に配置してオートメーション技術などでの産業に用いてもよい。また、位置情報としても、基点位置情報に限らず、任意の位置情報を得るようにしてもよい。また、装置を構成する部材も実施に際して、請求項に記載した技術的事項の範囲内で適宜、変更、修正した形にすることが可能であることは言うまでもない。
【００３１】
【発明の効果】
以上のように、請求項１に記載の発明によれば、より高い精度の位置情報を得ることができる。
【００３２】
請求項２に記載の発明によれば、より精度の高い位置情報を得ることができるとともに、情報提供装置が情報を提供している周波数以外に情報供給装置が保有している固有のＩＤ番号を受信することで、同一周波数を使用して別なサービスを実施している情報提供装置に惑わされることなく、規定の情報提供装置の情報を収集することが可能となる。
【００３３】
請求項３に記載の発明によれば、これによって受光素子アレイの一部が故障しても位置情報を正しく受信することが可能となり、信頼性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１のシステム概念図である。
【図２】実施の形態１の基点位置レーザスキャナが放射するレーザ信号を受光素子アレイで受光している状況を示す図である。
【図３】実施の形態１の全体構成を示す図である。
【図４】実施の形態１のＣＰＵの処理シーケンスを示す図である。
【図５】実施の形態２のシステム概念図である。
【図６】実施の形態３のシステム概念図である。
【図７】実施の形態３の基点位置レーザスキャナが放射するレーザ信号を受光素子アレイで受光している状況を示す図である。
【図８】実施の形態３の全体構成を示す図である。
【図９】実施の形態３のＣＰＵの処理シーケンスを示す図である。
【図１０】従来の実施例の全体構成を示す図である。
【符号の説明】
１  道路
２  車両（移動体）
３  基点位置レーザスキャナ（レーザスキャナ）
４  ガントリ
５  受光素子アレイ
６  情報提供用ビーコン（情報提供装置）
７  ＤＳＲＣ車載器（演算器）
９  情報センター
１０  車両ＥＣＵ
１１  複数ＤＳＲＣ車載器（演算器）
１２  基点ビーコン
１３  車載器
３１  第１の基点位置レーザスキャナ
３２  第２の基点位置レーザスキャナ
５１  第１の受光素子アレイ
５２  第２の受光素子アレイ
７１  ＤＳＲＣ車載用アンテナ
７２  受信器
７３  ＣＰＵ
７４  ユーザインタフェイス
９１  情報センター
７３１  ＣＰＵ
【図１】
0003648552.tif 000002
【図２】
0003648552.tif 000003
【図３】
0003648552.tif 000004
【図４】
0003648552.tif 000005
【図５】
0003648552.tif 000006
【図６】
0003648552.tif 000007
【図７】
0003648552.tif 000008
【図８】
0003648552.tif 000009
【図９】
0003648552.tif 000010
【図１０】
0003648552.tif 000011