(57)【要約】【課題】アンテナの指向性の簡易な切り替え方法で、良好な通信性能を確保できる、アンテナ制御方法及びアンテナ装置を提供すること。【解決手段】送信点８１である車両に搭載されるアンテナの指向性を車両の進行状況に対応して切り替えるアンテナ制御方法であって、車両の進行方向の交差点７０を検出し、アンテナの指向性を切り替える時の送信点８１から交差点７０までの切り替え距離ｄｔを決定し、車両の進行状況にともない送信点８１から交差点７０までのアプローチ距離ｘｔが切り替え距離ｄｔ以下になると、アンテナの指向性を車両の進行方面から進行方面に対して斜め方面に切り替える。【選択図】図２
2014064140.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載されるアンテナの指向性を前記車両の進行状況に対応して切り替えるアンテナ制御方法であって、前記車両の進行方向の交差点を検出し、前記アンテナの指向性を切り替える時の前記車両から前記交差点までの切り替え距離を決定し、前記車両の進行状況にともない前記車両から前記交差点までのアプローチ距離が前記切り替え距離以下になると、前記指向性を前記車両の進行方面から前記進行方面に対して斜め方面に切り替えることを特徴とするアンテナ制御方法。
【請求項２】
前記車両の進行方向に対して前記指向性の最大利得方向を、前記指向性が前記進行方面のとき、０°以上１５°以下の方向に設定し、前記指向性が前記斜め方面のとき、３０°以上９０°以下の方向に設定する、請求項１に記載のアンテナ制御方法。
【請求項３】
前記アンテナは、前記車両が存在する道路と前記交差点で交差する別の道路に存在する通信相手と通信する、請求項１又は２に記載のアンテナ制御方法。
【請求項４】
前記交差点で交差する接続道路の幅員情報を用いて、前記切り替え距離を決定する、請求項１から３のいずれか一項に記載のアンテナ制御方法。
【請求項５】
前記幅員情報は、地図情報を用いて取得される、請求項４に記載のアンテナ制御方法。
【請求項６】
前記接続道路の幅員が狭いとき、広いときよりも前記切り替え距離を小さく決定する、請求項４又は５に記載のアンテナ制御方法。
【請求項７】
前記接続道路は、前記車両が存在する道路とは別の道路である、請求項４から６のいずれか一項に記載のアンテナ制御方法。
【請求項８】
前記車両が存在する道路の幅員をｗｔ、前記車両が存在する道路と前記交差点で交差する別の道路の幅員をｗｒ、前記車両の前記別の道路に存在する通信相手と前記交差点との距離をｘｒ、係数をＡ，Ｂ，Ｃとした場合、前記切り替え距離ｄｔを、
ｄｔ＝Ａ＋Ｂ・（ｗｔ・ｗｒ／ｘｒ）＋Ｃ・ｗｔ
で表される演算式を用いて決定する、請求項１から５のいずれか一項に記載のアンテナ制御方法。
【請求項９】
前記車両が存在する道路の幅員をｗｔ、前記車両が存在する道路と前記交差点で交差する別の道路の幅員をｗｒ、前記車両の前記別の道路に存在する通信相手と前記交差点との距離をｘｒ、下式から算出される値をｄｔとする場合、
前記切り替え距離は、（ｄｔ−３）以上（ｄｔ＋５）以下である、請求項１から５のいずれか一項に記載のアンテナ制御方法。
ｄｔ＝−０．９１＋４．９８・（ｗｔ・ｗｒ／ｘｒ）＋０．７８・ｗｔ
【請求項１０】
前記切り替え距離は、４ｍ以上１９ｍ以下の長さである、請求項１から３のいずれか一項に記載のアンテナ制御方法。
【請求項１１】
前記アンテナは、前記車両の窓ガラスに設けられるガラスアンテナである、請求項１から１０のいずれか一項に記載のアンテナ制御方法。
【請求項１２】
前記アンテナと、
請求項１から１１のいずれか一項に記載のアンテナ制御方法によって前記アンテナの指向性を制御する制御部とを備える、アンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に搭載されるアンテナの指向性を切り替える、アンテナ制御方法及びアンテナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両に搭載されるアンテナの指向性を切り替える技術に関する先行技術文献として、例えば特許文献１が知られている。特許文献１の通信装置は、車両から交差点までの距離に応じて、指向性の異なる複数のアンテナの中から、交差点に到達するまでの反射回数の少ないものを順に選択するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２９６１３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述の従来技術は、通信品質を向上させるために、車両から交差点までの距離が近づくにつれて、アンテナの指向性を順次切り替えなければならないため、アンテナの指向性を切り替えるアルゴリズムが複雑化する。また、反射回数の少ないビームが交差点に到達するようにアンテナを選択する上述の従来技術は、アンテナの指向性を車両の進行方面内に収束させるものにすぎない。そのため、自車の進行方向の交差点で交差する別の接続道路上の通信相手との間で、良好な通信性能を確保することが難しい場合がある。
【０００５】
本発明は、アンテナの指向性の簡易な切り替え方法で、良好な通信性能を確保できる、アンテナ制御方法及びアンテナ装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明は、
車両に搭載されるアンテナの指向性を前記車両の進行状況に対応して切り替えるアンテナ制御方法であって、前記車両の進行方向の交差点を検出し、前記アンテナの指向性を切り替える時の前記車両から交差点までの切り替え距離を決定し、前記車両の進行状況にともない前記車両から前記交差点までのアプローチ距離が前記切り替え距離以下になると、前記指向性を前記車両の進行方面から前記進行方面に対して斜め方面に切り替えることを特徴とするアンテナ制御方法を提供するものである。また、前記アンテナと、該アンテナ制御方法によって前記アンテナの指向性を制御する制御部とを備える、アンテナ装置を提供するものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、アンテナの指向性の簡易な切り替え方法で、良好な通信性能を確保できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】アンテナ装置の一例を示したブロック図である。
【図２】交差点付近を上方から見た解析モデル図である。
【図３】アンテナの指向性をピーク角度φ毎に示した図である。
【図４】車両から交差点までのアプローチ距離ｘｔと受信率Ｐとの関係図である。
【図５】切り替え距離ｄｔと幅員ｗｒとの関係を幅員ｗｔ毎に示した図である。
【図６】反射波を考慮したときの交差点付近の伝搬モデル図である。
【図７】回折波を考慮したときの交差点付近の伝搬モデル図である。
【図８】アンテナの指向性を切り替えることによる受信率の向上度を示した図である。
【図９】アンテナの指向性を切り替えることによる受信率の向上度を示した図である。
【図１０】アンテナの指向性の切り替え制御方法の一例を示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態を図面に従って説明する。下記の実施形態では、本発明を車車間通信用アレーアンテナシステムに適用した場合が示されている。車車間通信を用いれば、例えば、交差点などの見通しの悪い環境においても、無線でお互いの自車位置を相手に知らせることにより、出合い頭事故の低減を図ることができる。
【００１０】
＜アンテナ装置１の構成＞
図１は、本発明の一実施形態であるアンテナ装置１の構成を概略的に示したブロック図である。アンテナ装置１は、自車の通信相手とその自車に搭載される送受信機２との間でアンテナ１０を介して送受される情報を伝達する通信インターフェース装置である。アンテナ装置１は、送受信機２が搭載される車両に搭載される装置であって、アンテナ１０と、アンテナ制御装置２０とを備えるものである。なお、送受信機２は、アンテナ装置１の外部機器ではなく、アンテナ装置１の一部を構成する機器でもよい。
【００１１】
アンテナ１０は、水平方向に可変の指向性を有する指向性アンテナである。アンテナ１０の具体例として、複数のアンテナ素子を備えるアレーアンテナが挙げられる。図１には、２つのアンテナ素子１１，１２が例示されているが、アンテナ素子の数は、２つに限られず、３つ以上でもよい。また、アンテナ１０は、車両に搭載されるアンテナであればよいが、例えば、車両への搭載性や見栄えなどの観点から、車両の窓ガラスに設けられるガラスアンテナであると好適である。
【００１２】
アンテナ制御装置２０は、アンテナ１０の指向性を水平面内の所定の方向に切り替え制御する制御部であって、例えば、信号処理部３０と、指向性制御部５０と、切替判断部４０とを備えるものである。
【００１３】
信号処理部３０は、例えば、送受信機２から供給される送信データを送信信号に変換し、変換した後の送信信号を指向性制御部５０の分配器５７に供給する変調回路を有する。また、信号処理部３０は、例えば、指向性制御部５０の合成器５８から供給される受信信号を受信データに変換し、変換した後の受信データを送受信機２に供給する復調回路を有する。
【００１４】
指向性制御部５０の分配器５７は、信号処理部３０から供給される送信信号を、移相器５３と移相器５４に分配する。分配器５７によって移相器５３に分配された送信信号は、送受切替回路５１を介してアンテナ素子１１に供給され、アンテナ素子１１から電波として送信される。同様に、分配器５７によって移相器５４に分配された送信信号は、送受切替回路５２を介してアンテナ素子１２に供給され、アンテナ素子１２から電波として送信される。
【００１５】
一方、指向性制御部５０の合成器５８は、アンテナ素子１１で受信した受信信号とアンテナ素子１２で受信した受信信号を合成する。アンテナ素子１１で受信した受信信号は、送受切替回路５１及び移相器５５を介して合成器５８に供給され、アンテナ素子１２で受信した受信信号は、送受切替回路５２及び移相器５６を介して合成器５８に供給される。合成器５８によって合成された受信信号は、信号処理部３０に供給される。
【００１６】
複数の移相器５３，５４，５５，５６は、アンテナ１０のアンテナ素子１１，１２に供給される送信信号又はアンテナ１０のアンテナ素子１１，１２から供給される受信信号の位相を変化させる位相可変手段である。アンテナ制御装置２０は、指向性制御部５０の移相器５３，５４，５５，５６によって、アンテナ素子１１，１２それぞれの送受信信号の位相を調整することによって、アンテナ１０の指向性の方向を切り替えることができる。また、アンテナ制御装置２０は、アンテナ１０に供給される送信信号又はアンテナ１０から供給される受信信号の振幅を指向性制御部５０によって調整することによって、アンテナ１０の指向性の方向を切り替えてもよい。図１の場合、指向性制御部５０は、切替判断部４０による指向性切替の判断結果に従って、アンテナ素子１１，１２それぞれの送受信信号の位相を移相器５３，５４，５５，５６によって変化させることにより、アンテナ１０の指向性の方向を制御する。
【００１７】
切替判断部４０は、アンテナ１０の指向性の切り替え許否を判断する手段である。切替判断部４０は、例えば、信号処理部３０からの指令信号に従って、アンテナ１０の指向性の切り替え許否の判断を開始するとよい。図１の場合、切替判断部４０は、位置検出部４１と、地図情報記憶部４２と、判定部４３とを有している。
【００１８】
位置検出部４１は、アンテナ装置１を搭載する自車の位置を検出する手段である。位置検出部４１は、例えば、自車に搭載されるＧＰＳによって自車位置を検出してもよいし、道路側に設置された路側機からの信号に基づいて自車位置を検出してもよい。
【００１９】
地図情報記憶部４２は、予め定義された地図情報を記憶する手段である。地図情報には、例えば、交差点等の各地点の位置を特定可能な位置情報、各道路の幅員情報、各道路の車線数情報などが含まれている。地図情報記憶部４２の具体例として、カーナビゲーションシステムに使用されるハードディスク、ＤＶＤ、ＵＳＢメモリなどの記憶媒体が挙げられる。地図情報は、車両以外のデバイス又はシステムから無線又は有線通信でダウンロードされるものでもよい。また、地図情報記憶部４２は、車両以外のデバイス又はシステムに設けられ、車両の通信機能を用いて無線又は有線通信を介してアクセスされるものでもよい。
【００２０】
判定部４３は、位置検出部４１によって検出された現在の自車位置と地図情報記憶部４２に記憶された地図情報に基づいて、アンテナ１０の指向性の切り替え許否を判定する。判定部４３は、その切り替え許否の判定結果に従って、アンテナ１０の指向性の方向を切り替えるための切替制御信号を指向性制御部５０に対して出力する。
【００２１】
判定部４３は、例えば、アンテナ１０の指向性の切り替え基準に基づいて、現在の自車位置がアンテナ１０の指向性を切り替えるべき領域に含まれる場合には、アンテナ１０の指向性の切り替えを指向性制御部５０に対して許可する。逆に、判定部４３は、例えば、アンテナ１０の指向性の切り替え基準に基づいて、現在の自車位置がアンテナ１０の指向性を切り替えるべき領域に含まれない場合には、アンテナ１０の指向性の切り替えを指向性制御部５０に対して禁止する。
【００２２】
判定部４３は、例えば、位置検出部４１によって検出された自車位置と地図情報記憶部４２に記憶された地図情報内の交差点の位置情報とに基づいて、自車から自車の進行方向で最も近い特定の交差点までの距離（アプローチ距離ｘｔ）を算出できる。また、判定部４３は、例えば、地図情報記憶部４２に記憶された地図情報内の交差点の位置情報及び各道路の幅員情報、並びに位置検出部４１によって検出された自車位置に基づいて、自車の進行方向で最も近い特定の交差点で交差する各接続道路の幅員を取得できる。
【００２３】
各接続道路の幅員には、自車が存在する道路の幅員に限らず、自車の進行方向の交差点で交差する他の道路（すなわち、自車が存在する道路とは別の道路）の幅員が含まれてよい。また、各接続道路が車道と歩道に分かれている場合には、各接続道路の幅員は、車道の幅員と歩道の幅員とを加算して得られた値であると好適である。
【００２４】
また、各接続道路の幅員として、車両に搭載される測距レーダによって実測された距離測定値を採用してもよいし、地図情報に基づいて算出された幅員をその距離測定値を用いて補正して得られた値を採用してもよい。測距レーダは、例えば、ＥＨＦ帯等のマイクロ波を車両の側方に向けて送信することによって、自車と自車側方の構造物との距離を測定可能な手段である。
【００２５】
判定部４３は、アンテナ１０の指向性の切り替え基準として、アンテナ１０の指向性を切り替える時の距離（切り替え距離ｄｔ）を決定する。切り替え距離ｄｔは、アンテナ１０の指向性を切り替えるべき時の、自車から自車の進行方向で最も近い交差点までの距離である。判定部４３は、詳細については後述するが、自車の進行方向で最も近い交差点で交差する接続道路の幅員情報を用いて、切り替え距離ｄｔを決定すると、良好な通信性能を確保する点で好適である。
【００２６】
判定部４３は、例えば、上述のように算出されたアプローチ距離ｘｔが切り替え距離ｄｔ以下か否かによって、アンテナ１０の指向性の切り替え許否を判定する。判定部４３は、自車の進行状況にともないアプローチ距離ｘｔが切り替え距離ｄｔ以下になることによりアンテナ１０の指向性の切り替えを許可できる場合、アンテナ１０の指向性の方向を所定の方向に切り替えさせる切替制御信号を指向性制御部５０に対して出力する。なお、判定部４３は、例えばマイクロコンピュータによって実現される。
【００２７】
指向性制御部５０は、切替判断部４０の判定部４３から送出された切替制御信号に従って移相器５３，５４，５５，５６を動作させることにより、アンテナ１０の指向性を所定の方向に切り替える。
【００２８】
＜アンテナの指向性＞
自車の進行方向の交差点で交差する別の道路上の通信相手と自車との間で、良好な通信性能を確保することが重要である。そのような通信性能を容易に確保するためには、アンテナ制御装置２０は、自車の進行状況にともないアプローチ距離ｘｔが切り替え距離ｄｔ以下になると、アンテナ１０の指向性を自車の進行方面からその進行方面に対して斜め方面に切り替えることが好適である。
【００２９】
アンテナ制御装置２０は、例えば、アンテナ１０のメインローブの最大利得方向を、自車の進行方向に対して（進行方向を０°として）０°以上１５°以下（好ましくは、０°以上１０°以下）の方向に設定することによって、アンテナ１０の指向性を自車の進行方面に向けることができる。一方、アンテナ制御装置２０は、例えば、アンテナ１０のメインローブの最大利得方向を、自車の進行方向に対して３０°以上９０°以下（好ましくは、４５°以上９０°以下）の方向に設定することによって、アンテナ１０の指向性を自車の進行方面に対して斜め方面に向けることができる。このように指向性の方向を自車の進行方面から斜め方面に切り替えることによって、例えば、別の道路と十字に交差する交差点に自車が進入する手前で、自車とその別の道路上の通信相手との間の良好な通信性能を容易に確保できる。
【００３０】
＜レイトレーシングシミュレーション＞
次に、このようにアンテナ１０の指向性を簡易な切り替え方法で、良好な通信性能を確保できる点について、レイトレーシングシミュレーションの結果を示して説明する。
【００３１】
図２は、レイトレーシングシミュレーション上で設定された交差点付近の解析モデル図である。解析モデルは、交差点７０で直角に交差する２本の接続道路６５，６６と、接続道路６５，６６以外の４箇所の構造物６１，６２，６３，６４とを含むように構成されている。電波の反射回数を１０回に設定し、電波の回折回数を１回に設定した。電波の反射面は、構造物６１，６２，６３，６４の壁面及び大地のみとした。構造物６１，６２，６３，６４の高さは無限大とし、屋根による回折は無いものとした。
【００３２】
また、交差点７０に交差する接続道路６５側に電波の送信点８１を設定し、交差点７０に交差する接続道路６６側に受信点８２を設定した。送信点８１の現在地から交差点７０の接続道路６５側の進入口（交差点７０と接続道路６５との接続部分）までを送信点８１のアプローチ距離ｘｔとし、交差点７０の接続道路６６側の進入口（交差点７０と接続道路６６との接続部分）から受信点８２までを距離ｘｒとした。
【００３３】
接続道路６５上に設定された送信点８１は、電波を送信するアンテナ１０（図１参照）を搭載する自車の存在地点を想定し、進行方向Ｆに前進する。接続道路６６上に設定された受信点８２は、送信点８１（自車のアンテナ１０）から送信された電波を受信する通信相手（例えば、他車両）の存在地点を想定している。送信点８１と受信点８２との間の伝搬損失は、生成されるパスの伝達関数の複素合成により求められる。
【００３４】
その他のレイトレーシングシミュレーションの諸元として、送信点８１と受信点８２との間で送受される電波の周波数を７２０ＭＨｚ、送信点８１及び受信点８２のアンテナ高さを１．３ｍ、構造物６１，６２，６３，６４の材質をコンクリート（比誘電率６．７７、導電率０．０２３）、大地面の比誘電率を３．０、大地面の導電率を０．０００１に設定した。
【００３５】
また、図２のように伝搬経路中に複数の構造物があると、マルチパスフェージングが生ずるため、自車両及び通信相手が各接続道路上のどの車線や位置を走行しているのかによって、伝搬損失が大きく変化する。
【００３６】
そこで、接続道路６５の幅員ｗｔ及び接続道路６６の幅員ｗｒ、並びに交差点７０からの距離ｘｔ，ｘｒに応じて変化する伝搬特性を一意的に評価するための指標として、「受信率Ｐ」を導入する。
【００３７】
受信率Ｐを定義するために、まず、接続道路６５上にＭ個の送信点８１を幅員ｗｔの方向に設定するとともに、接続道路６６上にＮ個の受信点８２を幅員ｗｒの方向に設定する。これにより、Ｍ個の送信点８１とＮ個の受信点８２とを各々組み合わせることによって、（Ｍ×Ｎ）通りの送受信点間の伝搬特性データが得られる。そこで、損失が所定の閾値ｔｈよりも小さい伝搬特性データの数を、伝搬特性データの総数（＝Ｍ×Ｎ）で除算した値を、「受信率Ｐ」と定義する。つまり、伝搬損失が小さく通信性能が良好な送受信条件ほど、受信率Ｐは高い値を示す。
【００３８】
受信率Ｐをシミュレーションするために、今回のレイトレーシングシミュレーションでは、送信点８１については、接続道路６５の道路幅中心位置から構造物６２側に１．５ｍ離れた位置まで５０ｃｍ間隔に４箇所設定した。また、受信点８２については、接続道路６６の道路幅中心位置から構造物６１まで１０ｃｍ間隔に設定した。さらに、受信点８２が他車両であるとき、距離ｘｒは、他車両が交差点７０に対し法定速度に１０ｋｍ／ｈを加えた速度で走行している状態で自車両からの信号を受信してからブレーキをかけて停止するのに必要な距離以上に設定されてよい。本実施の形態では、接続道路６６の法定速度を６０ｋｍ／ｈに設定し、他車両の走行速度を７０ｋｍ／ｈとして、他車両がブレーキをかけて停止するのに必要な距離を約８０ｍと想定し、それに１０ｍの余裕を加えて、距離ｘｒを一定の９０ｍに固定した。
【００３９】
また、今回のレイトレーシングシミュレーションでは、幅員ｗｔ，ｗｒ及びアプローチ距離ｘｔを変化させて、受信率Ｐのシミュレーションを行った。具体的には、幅員ｗｔを４ｍから１２ｍまで２ｍ間隔で５通り変化させ、幅員ｗｒを４ｍから３０ｍまで２ｍ間隔で１４通り変化させ、アプローチ距離ｘｔを５ｍから２０ｍまで１ｍ間隔で変化させた。また、アプローチ距離ｘｔ毎に算出される受信率Ｐは、そのアプローチ距離ｘｔの±１ｍの移動平均値とした。
【００４０】
図３は、送信点８１のアンテナ１０の水平面内の指向性をピーク角度φ毎に電界強度で示したチャートである。０°は、車両の進行方向を表し、９０°は車両の車幅方向を表す。ピーク角度φは、アンテナ１０の指向性の最大利得方向の車両の進行方向に対する角度（言い換えれば、アンテナ１０の指向性の最大利得方向と車両の進行方向との間に挟まれた角度）を表す。したがって、ピーク角度φが０°とは、アンテナ１０の指向性の最大利得方向が車両の進行方向に一致していることを示し、ピーク角度φが９０°とは、アンテナ１０の指向性の最大利得方向が車両の車幅方向に一致していることを示している。今回のレイトレーシングシミュレーションでは、ピーク角度φを０°から９０°まで１５°間隔で７通りに変化させた指向性と、全方位の平均利得を一致させた最大利得方向がない円形の指向性（無指向性）とを使用した。
【００４１】
図４は、送信点８１から交差点７０までのアプローチ距離ｘｔと受信率Ｐとの関係について、レイトレーシングシミュレーションの結果を示した図である。図４の各図は、送信点８１が存在する接続道路６５の幅員ｗｔが８ｍのときの結果を示している。図４（ａ）は、受信点８２が存在する接続道路６６の幅員ｗｒが４ｍのときの結果を示し、図４（ｂ）は、幅員ｗｒが８ｍのときの結果を示し、図４（ｃ）は、幅員ｗｒが１２ｍのときの結果を示し、図４（ｄ）は、幅員ｗｒが１６ｍのときの結果を示している。また、図４の各図の受信率Ｐ（縦軸）は、ビーム角度φを１５°間隔で固定した状態と無指向性の状態で、アプローチ距離ｘｔ（横軸）を１ｍ毎に変化させたときに算出された値（アプローチ距離ｘｔの隣り合う３つのデータについて移動平均した値）である。
【００４２】
図４（ａ），図４（ｂ），図４（ｃ），図４（ｄ）のいずれの場合においても、アプローチ距離ｘｔがある程度短くなると、ピーク角度φが０°及び１５°のときの受信率Ｐの大きさとピーク角度φが３０°〜９０°のときの受信率Ｐの大きさが逆転している。アンテナ１０の指向性は、ピーク角度φが０°〜１５°のとき、車両の進行方面に向いていることを表し、ピーク角度φが３０°〜９０°のとき、車両の進行方面に対して斜め方面に向いていることを表す。これらの図から受信率Ｐの観点では、アンテナの指向性の切り替えは１回で充分であり、車両と交差点とのアプローチ距離の変化にともなってアンテナの指向性を順次変化させていく必要がないことがわかる。つまり、接続道路６５と接続道路６６とが交差する交差点７０に接続道路６５上の自車が進入する手前で、アンテナ１０の指向性を、自車の進行方面から斜め方面に１回切り替えることによって、自車と接続道路６６上の通信相手との良好な通信性能を容易に確保できることがわかる。
【００４３】
したがって、例えば、アンテナ制御装置２０は、アプローチ距離ｘｔが上述の切り替え距離ｄｔに到達すると、ピーク角度φを、０°〜１５°（好ましくは、０°〜１０°）の範囲内の角度から、３０°〜９０°（好ましくは、４５°〜９０°）の範囲内の角度に、切り替えるとよい。
【００４４】
また、図４に示されるように、ピーク角度φが０°及び１５°のときの受信率Ｐの大きさとピーク角度φが３０°〜９０°のときの受信率Ｐの大きさが逆転するときのアプローチ距離ｘｔは、幅員ｗｒが狭くなるほど短い。例えば、図４（ａ），図４（ｂ），図４（ｃ），図４（ｄ）の受信率Ｐは、それぞれ、アプローチ距離ｘｔが８ｍ，９ｍ，１０ｍ，１２ｍのときに逆転している。
【００４５】
したがって、アンテナ制御装置２０は、通信相手が存在する別の接続道路の幅員が狭い場合ほど交差点に近い位置で、アンテナ１０の指向性を進行方面から斜め方面に切り替えるとよい。これにより、通信相手が存在する別の接続道路の幅員を加味してアンテナ１０の指向性を切り替えることができるので、自車とその通信相手とのより良好な通信性能を容易に確保できることがわかる。この効果は、自車が存在する接続道路の幅員が狭い場合ほど交差点に近い位置で、アンテナ１０の指向性を進行方面から斜め方面に切り替えるときでも同様である。ただし、自車が存在する接続道路の幅員の方が支配的である。
【００４６】
このように交差点で交差する接続道路の幅員に応じてアンテナ１０の指向性を切り替える車両位置を調整するためには、アンテナ制御装置２０の切替判断部４０は、接続道路の幅員に応じて、上述の切り替え距離ｄｔを決定するとよい。すなわち、切替判断部４０は、接続道路（自車側の道路の場合でも通信相手側の道路の場合でもよい）の幅員が狭い場合、接続道路の幅員が広い場合よりも切り替え距離ｄｔを小さく決定するとよい。このように決定された切り替え距離ｄｔにアプローチ距離ｘｔが到達したときに、アンテナ１０の指向性を切り替えれば、接続道路の幅員を加味した良好な通信性能を確保できる。
【００４７】
＜切り替え距離ｄｔの算出式＞
アンテナ制御装置２０は、図４に示されるように、受信率Ｐがアンテナの指向性が進行方面と斜め方面とで逆転するときのアプローチ距離ｘｔまで自車が交差点に近づいたときに、自車の進行方面から進行方面に対して斜め方面に、アンテナ１０の指向性を切り替えるとよい。これにより、自車と通信相手との良好な通信性能を容易に確保できる。
【００４８】
この点に着目し、次に、アンテナ１０の指向性の切り替えに好適な「切り替え距離ｄｔ」を算出可能な演算式の導出について説明する。
【００４９】
図５には、ピーク角度φが０°のときの受信率Ｐの大きさとピーク角度φが９０°のときの受信率Ｐの大きさが逆転するときのアプローチ距離ｘｔが、幅員ｗｒ及び幅員ｗｔ毎に「切り替え距離ｄｔ」としてプロットされている。受信率Ｐの低下を抑制可能なアンテナ１０の指向性切り替え位置を規定する切り替え距離ｄｔの算出式は、図５のプロット図に基づいて、重回帰分析の最小二乗法により導出可能である。
【００５０】
図６，図７は、切り替え距離ｄｔの算出式を導出するために設定された交差点７０付近の伝搬モデル図である。
【００５１】
図６に示されるように、送信点８１から進行方向Ｆに対して指向性のピーク角度φの方向に送信された電波が構造物で反射された波を受信点８２が受信することを考えた場合、スネルの法則を用いると、ｘｔ＝ｄｔのとき、ｄｔは、
【００５２】
【数１】
2014064140.tif 000003
・・・式（１）
と表すことができる。ａ，ｂは、接続道路６５，６６の幅員に応じた係数である（ｃ＝ａ×ｂ）。
【００５３】
一方、図７に示されるように、送信点８１から進行方向Ｆに対して指向性のピーク角度φの方向に送信された電波が構造物６１の角で回折された波を受信点８２が受信することを考えた場合、幅員ｗｔがｄｔに対して大きな影響を与えるファクタであることを考慮して、ｄｔは、
【００５４】
【数２】
2014064140.tif 000004
・・・式（２）
と表すことができる。ｅは、幅員ｗｔに応じた係数である。
【００５５】
したがって、切り替え距離ｄｔの算出式を導出するための回帰モデル式は、式（１）と式（２）を組み合わせることによって、
【００５６】
【数３】
2014064140.tif 000005
・・・式（３）
と定義できる。Ａ，Ｂ，Ｃは係数である。
【００５７】
図５の各プロット点のデータを式（３）に代入して回帰分析することによってＡ，Ｂ，Ｃを算出する。これにより、切り替え距離ｄｔの算出式は、
【００５８】
【数４】
2014064140.tif 000006
・・・式（４）
となる。なお、式（４）において、ｘｒは、接続道路６６の条件によって適宜選択されるものであるが、平均的な条件として９０ｍに固定してよい。
【００５９】
判定部４３は、アンテナ１０の指向性の切り替え基準である式（４）に従って、アンテナ１０の指向性の切り替えを判定する。判定部４３は、例えば、位置検出部４１によって検出された自車位置を用いて算出された現在のアプローチ距離ｘｔと式（４）に従って算出された切り替え距離ｄｔとの差が所定値以下のとき、アンテナ１０の指向性を切り替えることを許可する。アンテナ制御装置２０は、当該差が所定値以下であるとき、自車の進行方面から斜め方面に、アンテナ１０の指向性を切り替える。
【００６０】
また、アンテナ制御装置２０は、式（４）から算出された値をｄｔとする場合、自車の現在のアプローチ距離ｘｔが（ｄｔ−３）以上（ｄｔ＋５）以下を満たしているとき、自車の進行方面から斜め方面に、アンテナ１０の指向性を切り替えてもよい。好ましくは、自車の現在のアプローチ距離ｘｔが（ｄｔ−１）以上（ｄｔ＋２）以下を満たしているとき、アンテナ１０の指向性を斜め方面に切り替える。これにより、通信性能を更に容易に確保できる。
【００６１】
このように、自車の現在のアプローチ距離ｘｔと式（４）から算出されたｄｔとの差が所定値以下のときに、アンテナ１０の指向性を切り替えることによって、通信性能を容易に確保できる点について、図８を参照して説明する。
【００６２】
図８の横軸の差Δｄは、式（４）で算出された切り替え距離ｄｔと、アンテナ１０の指向性を実際に切り替えた時のアプローチ距離ｘｔとの差である。つまり、正の値の差Δｄは、式（４）で算出された切り替え距離ｄｔよりも交差点７０から離れた位置で、アンテナ１０の指向性を切り替えた場合を表す。負の値の差Δｄは、式（４）で算出された切り替え距離ｄｔよりも交差点７０に近い位置で、アンテナ１０の指向性を切り替えた場合を表す。図８の縦軸の受信率差Ｐｄｍは、式（４）で算出された切り替え距離ｄｔに対して、ｄｔ＋Δｄの位置でアンテナ１０の指向性を切り替えた場合の各ｘｔにおける受信率Ｐから、無指向性アンテナの受信率Ｐ（すなわち、指向性を切り替えない場合の受信率）を減算した値である受信率差Ｐｄを、幅員ｗｒ、ｗｔの各組み合せで求め、差Δｄ毎に平均した値である。
【００６３】
受信率差Ｐｄｍは、図８に示される全てのΔｄの範囲内において、正の値である。つまり、図８に示される全てのΔｄの範囲内において、アンテナ１０の指向性を切り替えたほうが、切り替えない場合よりも、受信率Ｐが向上することを示している。また、図８に示されるように、Δｄが−３以上５以下、好ましくは−１以上２以下であると、アンテナ１０の指向性の切り替え効果が高いことがわかる。すなわち、切り替え距離ｄｔから誤差などで上記Δｄの範囲でずれて切り替えたとしても、無指向性アンテナの場合に比べて、平均的な受信性能は向上する。
【００６４】
つまり、通信性能を容易に確保するためには、アンテナ制御装置２０は、式（４）から算出された値をｄｔとする場合、自車の現在のアプローチ距離ｘｔが（ｄｔ−３）以上（ｄｔ＋５）以下を満たしているとき、進行方面から斜め方面に、アンテナ１０の指向性を切り替えるとよい。より好ましい条件は、自車の現在のアプローチ距離ｘｔが（ｄｔ−１）以上（ｄｔ＋２）以下を満たしているときである。
【００６５】
また、出会い頭の衝突事故は中規模道路（５．５ｍ以上１３ｍ以下）での発生率が高い（引用：財団法人交通事故総合分析センター  イタルダ・インフォメーション  Ｎｏ．６９）。そうすると、式（４）において、幅員ｗｒ，ｗｔに５．５ｍ，距離ｘｒに９０ｍを代入することによって、切り替え距離ｄｔは約４ｍと算出される。また、式（４）において、幅員ｗｒ，ｗｔに１３ｍ、距離ｘｒに９０ｍを代入することによって、切り替え距離ｄｔは約１９ｍと算出される。したがって、アンテナ制御装置２０は、アプローチ距離ｘｔが４ｍ以上１９ｍ以下のとき、自車の進行方面から斜め方面に、アンテナ１０の指向性を切り替えるとよい。これにより、交差点で交差する別の接続道路上の通信相手との間で良好な通信性能を確保できるので、自車の存在を確実に通信相手に伝えることができる。その結果、出会い頭の衝突事故の発生率を低減できる。
【００６６】
図９は、幅員ｗｒ，ｗｔの各組み合わせにおいて式（４）により算出された切り替え距離ｄｔでアンテナ１０の指向性を切り替えた場合のアプローチ距離ｘｔの位置での受信率差Ｐｄを、幅員ｗｒ，ｗｔの組み合わせ毎に示している。受信率差Ｐｄは、式（４）で算出された切り替え距離ｄｔでアンテナ１０の指向性を切り替えた場合の、図９（ａ）はアプローチ距離ｘｔ＝６ｍ、図９（ｂ）はｘｔ＝１０ｍ、図９（ｃ）はｘｔ＝１４ｍ、図９（ｄ）はｘｔ＝１９ｍのそれぞれの位置での受信率Ｐから、無指向性アンテナの受信率Ｐ（すなわち、指向性を切り替えない場合の受信率）を減算した値である。
【００６７】
図９（ａ）〜（ｄ）において、アプローチ距離ｘｔ、幅員ｗｒ，ｗｔのいずれの組み合わせでも、受信率差Ｐｄは正の値である。つまり、アンテナ１０の指向性を式（４）で算出された切り替え距離ｄｔで斜め方面に切り替えることによって、接続道路６５，６６のどの様な幅員の組み合わせであっても、またアプローチ距離ｘｔがどの位置でも、無指向性アンテナの場合に比べて、受信率Ｐが上昇する。
【００６８】
＜アンテナの指向性の切り替え制御方法＞
図１０は、アンテナ１０の指向性の切り替え制御方法の一例を示したフローチャートである。本方法は、図１のアンテナ制御装置２０の切替判断部４０によって実行される。図１０について、図１を参照しながら説明する。
【００６９】
ステップＳ１０において、アンテナ１０を搭載する自車の現在位置が、位置検出部４１によって検出される。
【００７０】
ステップＳ１２において、判定部４３は、地図情報記憶部４２に記憶された交差点の位置情報に基づいて、自車の進行方向において自車の現在位置から最も近い交差点の位置を検出する。
【００７１】
ステップＳ１４において、判定部４３は、ステップＳ１２で検出された交差点で交差する接続道路（例えば、自車側の道路及び通信相手側の道路）の幅員情報を、地図情報記憶部４２から取得する。これにより、自車側の道路の幅員ｗｔ及び通信相手側の道路の幅員ｗｒが得られる。
【００７２】
ステップＳ１６において、判定部４３は、例えば、上述の式（４）に従って、ステップＳ１４で得られた幅員ｗｔ，ｗｒに応じた切り替え距離ｄｔを算出する。このとき、ｘｒを例えば９０ｍに設定する。
【００７３】
なお、自車の現在位置は進行状況、例えば、前進、後退、停止にともない変化している。判定部４３は、例えば、位置検出部４１によって検出される自車の現在位置と検出した交差点の位置情報とに基づいて、自車から交差点までのアプローチ距離ｘｔを算出し、自車の進行状況にともないアプローチ距離ｘｔの更新を繰り返す。
【００７４】
ステップＳ１８において、判定部４３は、現在のアプローチ距離ｘｔが、ステップＳ１６で決定された切り替え距離ｄｔ以下か否かを判断する。アプローチ距離ｘｔが切り替え距離ｄｔよりも大きければ、ステップＳ１８の判断が繰り返される。アプローチ距離ｘｔが切り替え距離ｄｔ以下になると、ステップＳ２０が実行される。
【００７５】
ステップＳ２０において、判定部４３は、現在のアプローチ距離ｘｔが切り替え距離ｄｔ以下になると、アンテナ１０の指向性を、自車の進行方面から、進行方面に対して斜め方面に切り替える。自車が交差点に進入するまでにアンテナ１０の指向性を進行方面から斜め方面に切り替える回数が、この１回であっても、良好な通信性能を確保できる。アンテナ１０の指向性が斜め方面に設定された状態で固定されたまま、自車は交差点に進入する。
【００７６】
ステップＳ２２において、判定部４３は、位置検出部４１によって検出された現在の自車位置と地図情報記憶部４２から取得された交差点の位置情報とを比較することによって、自車が交差点を通過したか否かを判断する。自車が交差点を通過したと判断された場合、ステップＳ２４が実行される。
【００７７】
ステップＳ２４において、判定部４３は、自車が交差点を通過したと判断すると、アンテナ１０の指向性を、ステップＳ２０で設定された斜め方面から元の進行方面に切り替える。
【００７８】
以上、アンテナ装置を上記実施形態により説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。種々の変形及び改良、並びに他の実施形態の一部又は全部との組み合わせや置換などが、本発明の範囲内で可能である。
【００７９】
例えば、上述の実施形態では、十字路の交差点を例に挙げて説明したが、本発明は、Ｙ字路等の三叉路や五叉路など、複数の道路が交わる交差点に適用できる。また、上述の実施形態では、車車間通信を例に挙げて説明したが、本発明は、通信端末機を携帯する歩行者と車両との間の歩車間通信にも、通信機能を有する路側機と車両との間の路車間通信にも適用できる。また、車両には、通信機能を有する自転車及び自動二輪車などが含まれてもよい。
【００８０】
また、本発明は、車両の進行方向に存在する交差点を対象としているが、車両が交差点に向けて前進している場合に限らず、車両が交差点に向けて後進している場合にも適用できる。
【符号の説明】
【００８１】
１  アンテナ装置
２  送受信機
１０  アンテナ
１１，１２  アンテナ素子
２０  アンテナ制御装置
３０  信号処理部
４０  切替判断部
５０  指向性制御部
５３，５４，５５，５６  移相器
５７  分配器
５８  合成器
６１，６２，６３，６４  構造物
６５，６６  接続道路
７０  交差点
８１  送信点
８２  受信点
【図１】
2014064140.tif 000007
【図２】
2014064140.tif 000008
【図３】
2014064140.tif 000009
【図４】
2014064140.tif 000010
【図５】
2014064140.tif 000011
【図６】
2014064140.tif 000012
【図７】
2014064140.tif 000013
【図８】
2014064140.tif 000014
【図９】
2014064140.tif 000015
【図１０】
2014064140.tif 000016