(57)【要約】【課題】逆走判定装置を提供する。【解決手段】車両からの無線信号をアレイアンテナで受信し、前記アレイアンテナと前記車両との角度の変化に基づいて前記車両の走行方向に関する判定を行う逆走判定装置であって、前記アレイアンテナの各素子が受信した前記無線信号に基づいて、前記無線信号の到来角を、前記アレイアンテナと前記車両との角度として推定する到来方向推定部と、前記到来方向推定部から取得した前記到来角が、第１の角度領域から第２の角度領域に遷移した場合に、前記車両の走行方向が逆走方向であると判定する走行方向判定部と、を備え、前記アレイアンテナの各アンテナ素子は、素子間隔が前記無線信号の半波長よりも長くなるように配置され、前記第１の角度領域は、少なくとも前記到来角の最大値よりも角度が小さい第１の角度範囲内の領域であり、前記第２の角度領域は、少なくとも前記第１の角度領域よりも角度が小さく、前記到来角の最小値よりも角度が大きい第２の角度範囲内の領域である、逆走判定装置。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両からの無線信号をアレイアンテナで受信し、前記アレイアンテナと前記車両との角度の変化に基づいて前記車両の走行方向に関する判定を行う逆走判定装置であって、
前記アレイアンテナの各素子が受信した前記無線信号に基づいて、前記無線信号の到来角を、前記アレイアンテナと前記車両との角度として推定する到来方向推定部と、
前記到来方向推定部から取得した前記到来角が、第１の角度領域から第２の角度領域に遷移した場合に、前記車両の走行方向が逆走方向であると判定する走行方向判定部と、
を備え、
前記アレイアンテナの各アンテナ素子は、素子間隔が前記無線信号の半波長よりも長くなるように配置され、
前記第１の角度領域は、少なくとも前記到来角の最大値よりも角度が小さい第１の角度範囲内の領域であり、前記第２の角度領域は、少なくとも前記第１の角度領域よりも角度が小さく、前記到来角の最小値よりも角度が大きい第２の角度範囲内の領域である、逆走判定装置。
【請求項２】
前記走行方向判定部は、前記第１の角度領域に前記到来角が存在したと判定された後に、前記第１の角度領域よりも角度が大きい角度範囲内あるいは前記第２の角度領域よりも角度が小さい角度範囲内に含まれる前記到来角を取得することなく、前記第２の角度領域に前記到来角が存在したと判定された場合に、前記到来角が前記第１の角度領域から前記第２の角度領域に遷移したと判定する、請求項１に記載の逆走判定装置。
【請求項３】
前記走行方向判定部は、前記第１の角度範囲内に含まれる前記到来角を所定の回数閾値より多い回数取得した場合に、前記第１の角度領域に前記到来角が存在したと判定し、前記第２の角度範囲内に含まれる前記到来角を所定の回数閾値より多い回数取得した場合に、前記第２の角度領域に前記到来角が存在したと判定する、請求項２に記載の逆走判定装置。
【請求項４】
前記第１の角度領域は、正の角度範囲内の領域であり、前記第２の角度領域は、負の角度範囲内の領域である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の逆走判定装置。
【請求項５】
車両からの無線信号をアレイアンテナで受信し、前記アレイアンテナと前記車両との角度の変化に基づいて前記車両の走行方向に関する判定を行う逆走判定装置であって、
前記アレイアンテナの各素子が受信した前記無線信号に基づいて、前記無線信号の到来角を、前記アレイアンテナと前記車両との角度として推定する到来方向推定部と、
前記到来角の変化量を積算することで算出される積算変化量に基づいて、前記車両の走行方向が逆走方向であるか否かを判定する走行方向判定部と、
を備え、
前記アレイアンテナの各アンテナ素子は、素子間隔が前記無線信号の半波長よりも長くなるように配置され、
前記走行方向判定部は、前記変化量の絶対値が所定の変化量閾値よりも大きい場合には当該変化量を積算することなく前記積算変化量を算出する、逆走判定装置。
【請求項６】
前記走行方向判定部は、前記積算変化量が、０よりも小さい所定の積算変化量閾値より小さい場合に前記車両の走行方向が逆走方向であると判定する、請求項５に記載の逆走判定装置。
【請求項７】
前記無線信号は、前記車両に搭載されたＥＴＣ車載器から送信される、請求項１〜６のいずれか一項に記載の逆走判定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、逆走判定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、逆走車両による事故防止等を目的として、道路を走行する車両の走行方向を判定する技術が各種提案されている。例えば、下記特許文献１〜２には、車両に搭載された車載器から発信される無線信号をアレイアンテナで受信し、受信した無線信号の到来角に基づいて、車両の走行方向を判定する技術が記載されている。
【０００３】
アレイアンテナを使用して無線信号の到来角を推定する場合、分解能を高めて精度を上げるためには開口長を広く（大きく）することが望ましい。しかし、コストや消費電力の観点からアレイアンテナの素子数を増やすことは望ましくないため、素子数を抑えつつ開口長を広くした場合、アレイアンテナの素子間隔が大きくなる。下記特許文献３には、素子間隔が半波長よりも長いアレイアンテナが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−８２２３５号公報
【特許文献２】特開２００５−１０９５９６号公報
【特許文献３】特開２０１３−９８８３５号公報
【特許文献４】特開２０１２−２２２５０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記特許文献４に記載されるように、アレイアンテナの素子間隔が無線信号の半波長よりも長い場合には、到来角の推定結果に折り返し（グレーティング）が発生する恐れがある。このような折り返しが発生すると、車両の走行方向の判定精度が低下する恐れがあった。
【０００６】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、アレイアンテナの素子間隔が無線信号の半波長よりも長い場合であっても、より高精度に車両の逆走状態を判定することが可能な、新規かつ改良された逆走判定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、車両からの無線信号をアレイアンテナで受信し、前記アレイアンテナと前記車両との角度の変化に基づいて前記車両の走行方向に関する判定を行う逆走判定装置であって、前記アレイアンテナの各素子が受信した前記無線信号に基づいて、前記無線信号の到来角を、前記アレイアンテナと前記車両との角度として推定する到来方向推定部と、前記到来方向推定部から取得した前記到来角が、第１の角度領域から第２の角度領域に遷移した場合に、前記車両の走行方向が逆走方向であると判定する走行方向判定部と、を備え、前記アレイアンテナの各アンテナ素子は、素子間隔が前記無線信号の半波長よりも長くなるように配置され、前記第１の角度領域は、少なくとも前記到来角の最大値よりも角度が小さい第１の角度範囲内の領域であり、前記第２の角度領域は、少なくとも前記第１の角度領域よりも角度が小さく、前記到来角の最小値よりも角度が大きい第２の角度範囲内の領域である、逆走判定装置が提供される。
【０００８】
前記走行方向判定部は、前記第１の角度領域に前記到来角が存在したと判定された後に、前記第１の角度領域よりも角度が大きい角度範囲内あるいは前記第２の角度領域よりも角度が小さい角度範囲内に含まれる前記到来角を取得することなく、前記第２の角度領域に前記到来角が存在したと判定された場合に、前記到来角が前記第１の角度領域から前記第２の角度領域に遷移したと判定してもよい。
【０００９】
前記走行方向判定部は、前記第１の角度範囲内に含まれる前記到来角を所定の回数閾値より多い回数取得した場合に、前記第１の角度領域に前記到来角が存在したと判定し、前記第２の角度範囲内に含まれる前記到来角を所定の回数閾値より多い回数取得した場合に、前記第２の角度領域に前記到来角が存在したと判定してもよい。
【００１０】
前記第１の角度領域は、正の角度範囲内の領域であり、前記第２の角度領域は、負の角度範囲内の領域であってもよい。
【００１１】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、車両からの無線信号をアレイアンテナで受信し、前記アレイアンテナと前記車両との角度の変化に基づいて前記車両の走行方向に関する判定を行う逆走判定装置であって、前記アレイアンテナの各素子が受信した前記無線信号に基づいて、前記無線信号の到来角を、前記アレイアンテナと前記車両との角度として推定する到来方向推定部と、前記到来角の変化量を積算することで算出される積算変化量に基づいて、前記車両の走行方向が逆走方向であるか否かを判定する走行方向判定部と、を備え、前記アレイアンテナの各アンテナ素子は、素子間隔が前記無線信号の半波長よりも長くなるように配置され、前記走行方向判定部は、前記変化量の絶対値が所定の変化量閾値よりも大きい場合には当該変化量を積算することなく前記積算変化量を算出する、逆走判定装置が提供される。
【００１２】
前記走行方向判定部は、前記積算変化量が、０よりも小さい所定の積算変化量閾値より小さい場合に前記車両の走行方向が逆走方向であると判定してもよい。
【００１３】
前記無線信号は、前記車両に搭載されたＥＴＣ車載器から送信されてもよい。
【発明の効果】
【００１４】
以上説明したように本発明によれば、アレイアンテナの素子間隔が無線信号の半波長よりも長い場合であっても、より高精度に車両の逆走状態を判定することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】逆走判定装置１の概要を説明するための説明図である。
【図２】本発明の各実施形態に共通する逆走判定装置１の構成の一例を示す図である。
【図３】素子間隔Ｄが無線信号の半波長以内である場合に推定される到来角θと、アンテナ間水平距離Ｘとの関係の一例を示す図である。
【図４】素子間隔Ｄが無線信号の半波長より長い場合に推定される到来角θと、アンテナ間水平距離Ｘとの関係の一例を示す図である。
【図５】本発明の第１の実施形態にかかる走行方向判定部１４９による走行方向の判定処理の概要を説明するための説明図である。
【図６】同実施形態にかかる走行方向判定部１４９による走行方向の判定処理の流れの一例を示すフローチャート図である。
【図７】本発明の第２の実施形態にかかる走行方向判定部１４９による走行方向の判定処理の概要を説明するための説明図である。
【図８】同実施形態にかかる走行方向判定部１４９による走行方向の判定処理の流れの一例を示すフローチャート図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１７】
＜＜１．概要＞＞
＜１−１．基本構成＞
まず、本発明の各実施形態に共通する逆走判定装置１の基本的な構成について説明する。図１は、逆走判定装置１の概要を説明するための説明図である。図１に示すように、逆走判定装置１は、車両２が走行する道路３の近辺（例えば道路３の路側帯等）に設置される。
【００１８】
図１に示される矢印Ａ１は、道路３における順走方向を示し、矢印Ａ２は、道路３における逆走方向を示しており、図１に示した車両２の走行方向は逆走方向である（車両２は逆走状態であるともいう）。
【００１９】
車両２のように、道路３を逆走する逆走車両が発生すると、道路３を正しく順走する順送車両と例えば正面衝突する等の事故が発生する恐れがある。そこで、図１に示す逆走判定装置１は、道路３を走行する車両２の走行方向に関する判定を行う。
【００２０】
より具体的には、逆走判定装置１は、車両２に搭載された車載器２１からの無線信号をアレイアンテナ１２で受信し、アレイアンテナ１２と車両２との角度として推定される無線信号の到来角θの変化に基づいて、車両２の走行方向に関する判定を行う。なお、以下では、車載器２１が既に多くの車両に搭載されているＥＴＣ（Electronic  Toll  Collection）システム用のＥＴＣ車載器である例を説明するが、本発明はかかる例に限定されるものではない。
【００２１】
図２は、本発明の各実施形態に共通する逆走判定装置１の構成の一例を示す図である。図２に示す逆走判定装置１は、アレイアンテナ１２、ＲＦ回路（高周波回路）１４１−１〜１４１−Ｎ、ＡＤＣ（アナログデジタル変換回路）１４３−１〜１４３−Ｎ、ＥＴＣパケット検出部１４５、到来方向推定部１４７、及び走行方向判定部１４９を備える。
【００２２】
アレイアンテナ１２は、複数個（図２に示す例ではＮ個）のアンテナ素子１２１−１〜１２１−Ｎを含む。各アンテナ素子１２１−１〜１２１−Ｎは略等間隔に配置されていてもよい。なお、以下では、各アンテナ素子１２１−１〜１２１−Ｎは等間隔に配置されるものとし、アレイアンテナ１２の素子間隔は、図２に示すようにアンテナ素子１２１−１とアンテナ素子１２１−２との素子間隔Ｄであるものとする。
【００２３】
図２に示す構成のうち、アレイアンテナ１２以外の構成は、例えば図１に示した筐体１４内に存在してもよい。なお、筐体１４の配置は図１に示した例に限定されず、例えばアレイアンテナ１２の近傍に筐体１４が配置されてもよい。
【００２４】
アンテナ素子１２１−１〜１２１−Ｎの各々は、図２に示すように、ＲＦ回路１４１−１〜１４１−Ｎに接続されている。また、ＲＦ回路１４１−１〜１４１−Ｎの各々は、図２に示すように、ＡＤＣ１４３−１〜１４３−Ｎに接続されている。ＡＤＣ１４３−１〜１４３−Ｎのうち、少なくとも１つはＥＴＣパケット検出部１４５に接続される。図２に示す例では、ＡＤＣ１４３−１がＥＴＣパケット検出部１４５に接続されている。また、ＡＤＣ１４３−１〜１４３−Ｎの各々は、図２に示すように到来方向推定部１４７に接続されている。ＥＴＣパケット検出部１４５は、図２に示すように到来方向推定部１４７に接続されている。到来方向推定部１４７は、図２に示すように走行方向判定部１４９に接続されている。
【００２５】
＜１−２．基本動作＞
上述した逆走判定装置１の各構成の基本的な動作について説明する。アンテナ素子１２１−１〜１２１−Ｎは、車両２の車載器２１から送信されるＥＴＣの無線信号を受信し、受信した無線信号を接続されたＲＦ回路１４１−１〜１４１−Ｎへ出力する。
【００２６】
ＲＦ回路１４１−１〜１４１−Ｎの各々は、各アンテナ素子１２１−１〜１２１−Ｎから出力された信号をアナログのベースバンド信号に変換し、ＡＤＣ１４３−１〜１４３−Ｎへ出力する。
【００２７】
ＡＤＣ１４３−１〜１４３−Ｎの各々は、各ＲＦ回路１４１−１〜１４１−Ｎから出力されたアナログのベースバンド信号をデジタルのベースバンド信号に変換し、ＥＴＣパケット検出部１４５、及び到来方向推定部１４７へ出力する。
【００２８】
ＥＴＣパケット検出部１４５は、ＡＤＣ１４３−１から出力された信号からのＥＴＣパケット検出を実行する。また、ＥＴＣパケット検出部１４５は、ＥＴＣパケットを検出した場合、到来方向推定部１４７へ動作開始要求を送信する。
【００２９】
到来方向推定部１４７は、ＥＴＣパケット検出部１４５から動作開始要求を受信すると、アレイアンテナ１２が車両２の車載器２１から受信した無線信号に基づいて当該無線信号の到来角θを、アレイアンテナ１２と車両２との角度として推定する。より具体的には、到来方向推定部１４７は、ＡＤＣ１４３−１〜１４３−Ｎから出力された、アンテナ素子１２１−１〜１２１−Ｎが受信した無線信号に基づくデジタルのベースバンド信号に基づいて無線信号の到来方向を推定する。また、到来方向推定部１４７は、アレイアンテナ１２の垂直下方向と、推定した無線信号の到来方向とがなす角度として得られる到来角θを、走行方向判定部１４９へ出力する。
【００３０】
走行方向判定部１４９は、到来方向推定部１４７により推定された到来角θを取得し、取得した到来角θの変化に基づいて、道路３を走行する車両２の走行方向を判定する。走行方向判定部１４９による走行方向の判定処理は、実施形態ごとに異なるため、その詳細については後述する。
【００３１】
なお、逆走判定装置１は、走行方向判定部１４９により車両２の走行方向が逆走方向であると判定された場合に、逆走車両が存在することを示す情報を外部の装置（不図示）へ送信する機能を有していてもよい。
【００３２】
＜１−３．課題の整理＞
以上、本発明の各実施形態に共通する逆走判定装置１の基本的な構成、及び基本的な動作について説明した。
【００３３】
ところで、アレイアンテナ１２の素子間隔Ｄが、車両２に搭載された車載器２１から送信される無線信号の半波長よりも長い場合、到来方向推定部１４７による推定結果である到来角θに、折り返しが発生する恐れがある。折り返しの発生を抑制するためには、アレイアンテナ１２の素子間隔Ｄが、車両２に搭載された車載器２１から送信される無線信号の半波長以内である必要がある。
【００３４】
図３は、素子間隔Ｄが無線信号の半波長以内である場合に推定される到来角θ（縦軸）と、図１に示したアレイアンテナ１２から車載器２１までのアンテナ間水平距離Ｘ（横軸）との関係の一例を示す図である。なお、図３に示す矢印Ａ２は、図１に示した逆走方向を示す矢印Ａ２と対応している。
【００３５】
図３に示すように、推定された到来角θに折り返しが発生しない場合には、公知の技術を用いて到来角θの変化量に応じて車両２の走行方向を判定することが可能である。図３を参照すると、車両２が逆走方向に走行し、アンテナ間水平距離Ｘが小さくなる程、到来方向推定部１４７により推定される到来角θが小さくなる。したがって、例えば、無線信号を複数回受信して推定された到来角θの変化量が負である場合に車両２の走行方向が逆走方向であると判定することが可能である。このような走行方向の判定方法を以下では比較例による判定方法と呼ぶ。
【００３６】
しかし、素子間隔Ｄが無線信号の半波長より長い場合に、比較例による判定方法で走行方向を判定すると、判定精度が低下する恐れがあった。図４は、素子間隔Ｄが無線信号の半波長より長い場合に推定される到来角θ（縦軸）と、図１に示したアレイアンテナ１２から車載器２１までのアンテナ間水平距離Ｘ（横軸）との関係の一例を示す図である。なお、図４に示すθｆは、車両２に搭載された車載器２１から送信される無線信号の波長λと、アレイアンテナ１２の素子間隔Ｄを用いて、以下の式（１）で表される。なお、図４に示すように、到来角θの最大値（以下、最大角度と呼ぶ場合がある）はθｆであり、最小値（以下、最小角度と呼ぶ場合がある）は−θｆである。
【００３７】
θｆ＝ｓｉｎ−１（λ／２Ｄ）  ・・・（１）
【００３８】
図４に示す例では、アンテナ間水平距離Ｘ＝ｘ１と、アンテナ間水平距離Ｘ＝ｘ２において、推定される到来角θに折り返しが発生している。したがって、例えば車両２が逆走方向に走行している場合、アレイアンテナ１２から車載器２１までの距離がｘ１、あるいはｘ２となる直前と直後に受信した無線信号に基づいて推定された到来角θの変化量は正となる。その結果、上述したように到来角θの変化量が負である場合に走行方向が逆走方向であると判定する方法では、走行方向を正しく判定できない場合があり、例えば逆走状態の車両を順走状態と判定したり、順送状態の車両を逆走状態と判定したりする恐れがある。
【００３９】
このように、上述した比較例による判定方法で精度よく走行方向を判定するためには、図３に示したように折り返しが発生しないことが必要であり、そのためには上述したように素子間隔Ｄが無線信号の半波長以内であるという制約が発生してしまう。一方、到来角θを高精度に推定するためには、アレイアンテナ１２の開口長を広く（大きく）することで分解能を高めることが必要となる。しかし、素子間隔Ｄが無線信号の半波長以内であるという制約のもとでアレイアンテナ１２の開口長を広くするためには、アレイアンテナ１２の素子数を増やす必要がある。図２に示すように、アレイアンテナ１２のアンテナ素子１２１−１〜１２１−Ｎの各々には、ＲＦ回路１４１−１〜１４１−Ｎが接続されており、素子数を増やすためにはＲＦ回路を増やす必要がある。
【００４０】
しかし、ＲＦ回路を増やすことはコストや消費電力の増大を招くため、望ましくない。したがって、アレイアンテナ１２の素子間隔が無線信号の半波長よりも長く、推定される到来角θに折り返しが発生する場合であっても、高精度に車両の走行方向を判定するための新たな仕組みが望まれていた。
【００４１】
そこで、上記事情を一着眼点にして、本発明にかかる各実施形態による逆走判定装置１を創作するに至った。以下に説明する各実施形態による逆走判定装置１が備えるアレイアンテナ１２の各アンテナ素子１２１−１〜１２１−Ｎは、素子間隔Ｄが無線信号から送信される無線信号の半波長よりも長くなるように配置され得る。そして、各実施形態による逆走判定装置１が備える走行方向判定部１４９は、かかるアレイアンテナ１２で受信した無線信号に基づいて推定される到来角θに発生する折り返しの影響を抑制した走行方向の判定処理を実行する。かかる構成により、アレイアンテナ１２の素子間隔Ｄが無線信号の半波長よりも長いにもかかわらず、高精度に走行方向を判定することが可能である。
【００４２】
＜＜２．各実施形態の詳細な説明＞＞
以下、各実施形態について順次詳細に説明する。なお、以下では、上記の説明と重複する内容については説明を省略する。また、以下に説明する各実施形態は、走行方向判定部１４９による走行方向の判定処理のみが異なるため、以下では各実施形態にかかる走行方向判定部１４９による走行方向の判定処理について主に説明を行う。
【００４３】
＜２−１．第１の実施形態＞
（走行方向の判定処理の概要）
まず、本発明の第１の実施形態にかかる走行方向判定部１４９による走行方向の判定処理の概要について、図５を参照して説明を行う。図５は、本実施形態にかかる走行方向判定部１４９による走行方向の判定処理の概要を説明するための説明図である。
【００４４】
図５には、図４に示した例と同様の到来角θ（縦軸）とアンテナ間水平距離Ｘ（横軸）との関係が示されている。走行方向判定部１４９が、到来方向推定部１４７から、正の到来角θ＝θｊを取得した後に、負の到来角θ＝‐θｋを取得した場合、図５に示すように、矢印Ｄ３、あるいは矢印Ｄ４のような遷移であることが考えられる。矢印Ｄ３、及び矢印Ｄ４の方向は、いずれもアンテナ間水平距離Ｘが減少する方向であるため、矢印Ｄ３、あるいは矢印Ｄ４のような遷移であるならば、車両２の走行方向を逆走方向であると判定することが可能であろう。
【００４５】
ただし、走行方向判定部１４９が、到来方向推定部１４７から、正の到来角θを取得した後に、負の到来角θを取得するまでの間に、最大角度θｆあるいは最小角度−θｆに近い値の到来角θを取得していた場合、その間に折り返しが発生している恐れがある。かかる場合には、正の到来角θを取得した後に、負の到来角θをしたとしても、車両２の走行方向は逆走方向ではなく、順走方向であることが想定される。したがって、正の到来角θを取得した後に、負の到来角θを取得した場合であっても、その間に最大角度θｆあるいは最小角度−θｆに近い値の到来角θを取得していた場合には、車両２の走行方向を逆走方向であると判定することは好ましくない。
【００４６】
また、到来方向推定部１４７から取得される到来角θには、誤差が含まれる恐れがある。したがって、正の到来角θと負の到来角θとをそれぞれ１回取得しただけで逆走状態と判定するよりも、より多数の取得結果を用いて判定することが望ましい。
【００４７】
上記事情を一着眼点にして、本実施形態にかかる走行方向判定部１４９による走行方向の判定処理が考案された。
【００４８】
本実施形態にかかる走行方向判定部１４９は、到来方向推定部１４７から取得した到来角θが、図５に示すような第１の角度領域Ｒ１から第２の角度領域Ｒ２に遷移した場合に、車両の走行方向が逆走方向であると判定する。ここで、第１の角度領域Ｒ１は、少なくとも最大角度θｆよりも角度が小さい第１の角度範囲内の領域であり、第２の角度領域は、少なくとも第１の角度領域よりも角度が小さく、最小角度−θｆよりも角度が大きい第２の角度範囲内の領域である。
【００４９】
例えば、図５に示す例では、第１の角度範囲は、θ２より大きく、θ１より小さい角度範囲であり、第２の角度範囲は、‐θ２より小さく、‐θ１より大きい角度範囲である。また、θ１は少なくとも最大角度θｆより小さい値に予め設定され、θｆとの間にある程度のマージンを有する値に設定されることが望ましい。θ１の値は例えば、θ１＝０．６θｆと設定されてもよいが、かかる例に限定されるものではない。
【００５０】
また、θ２の値は、０以上の値に予め設定される。その結果、第１の角度領域Ｒ１が正の角度範囲内の領域、かつ、第２の角度領域Ｒ２が負の角度範囲内の領域となり、第１の角度領域Ｒ１と第２の角度領域Ｒ２とが重複しなくなる。また、θ２の値は例えば、θ２＝０．４θｆと設定されてもよいが、かかる例に限定されるものではない。
【００５１】
なお、図５に示す例では、第１の角度領域Ｒ１と第２の角度領域Ｒ２の両方が、いずれも角度θ１及びθ２に基づいて規定されるが、本発明はかかる例に限定されず、第１の角度領域Ｒ１と第２の角度領域Ｒ２とは、それぞれ独立の角度に基づいて規定されてもよい。
【００５２】
また、上述したように、最大角度θｆあるいは最小角度−θｆに近い値の到来角θが取得された場合、その前後で折り返しが発生している恐れがある。そこで、本実施形態にかかる走行方向判定部１４９は、第１の角度領域Ｒ１に到来角θが存在したと判定された後に、最大角度θｆあるいは最小角度−θｆに近い値の到来角θを取得することなく、第２の角度領域Ｒ２に到来角θが存在したと判定された場合に、到来角θが第１の角度領域Ｒ１から第２の角度領域Ｒ２に遷移したと判定してもよい。
【００５３】
ここで、上述したように、第１の角度領域Ｒ１と第２の角度領域Ｒ２とを規定するθ１は、少なくとも最大角度θｆより小さい値であり、望ましくはθｆとの間にある程度のマージンを有する値に設定される。そこで、本実施形態にかかる走行方向判定部１４９は、第１の角度領域Ｒ１よりも角度が大きい角度範囲内に到来角θが含まれる場合、つまり到来角θがθ１よりも大きい場合には、最大角度θｆに近い値の到来角θを取得したと判定してもよい。また、本実施形態にかかる走行方向判定部１４９は、第２の角度領域Ｒ２よりも角度が小さい角度範囲内に到来角θが含まれる場合、つまり到来角θが−θ１よりも小さい場合には、最小角度‐θｆに近い値の到来角θを取得したと判定してもよい。
【００５４】
かかる構成により、走行方向判定部１４９は、折り返しの影響を抑制して、走行方向の判定を行うことが可能となる。なお、以下では、第１の角度領域Ｒ１よりも角度が大きい角度範囲内、あるいは第２の角度領域Ｒ２よりも角度が小さい角度範囲内に到来角θが含まれることを、第１の角度領域Ｒ１及び第２の角度領域Ｒ２の外側に到来角θが含まれると呼ぶ場合がある。
【００５５】
また、上述したように、到来方向推定部１４７から取得される到来角θには、誤差が含まれる恐れがあるため、走行方向判定部１４９は、第１の角度領域Ｒ１あるいは第２の角度領域Ｒ２に到来角θが存在するか否かの判定の際に誤差を考慮することが望ましい。そこで、例えば、走行方向判定部１４９は、第１の角度範囲内に含まれる到来角θを所定の閾値（以下、回数閾値と呼ぶ）より多い回数取得した場合に、第１の角度領域Ｒ１に到来角θが存在すると判定してもよい。また、走行方向判定部１４９は、第２の角度範囲内に含まれる到来角θを所定の回数閾値より多い回数取得した場合に、第２の角度領域Ｒ２に到来角θが存在すると判定してもよい。かかる構成により、到来方向推定部１４７から取得される到来角θに含まれる誤差の影響を抑制することが可能となる。
【００５６】
（走行方向の判定処理の流れ）
以上、本実施形態にかかる走行方向判定部１４９による走行方向の判定処理の概要について説明した。続いて、上述した本実施形態にかかる走行方向判定部１４９による走行方向の判定処理の流れについて、図６を参照して詳細に説明する。図６は、本実施形態にかかる走行方向判定部１４９による走行方向の判定処理の流れの一例を示すフローチャート図である。
【００５７】
図６に示すように、まず走行方向判定部１４９は、変数ｃｎｔ１、ｃｎｔ２、ｆｌａｇ１、ｆｌａｇ２をクリアする（Ｓ１０２）。ここで、変数ｃｎｔ１、及び変数ｃｎｔ２は、それぞれ第１の角度範囲内に含まれる到来角θを取得した回数、及び第２の角度範囲内に含まれる到来角θを取得した回数を示す変数である。また、変数ｆｌａｇ１は第１の角度領域Ｒ１に到来角θが存在したか否かを示す変数であり、変数ｆｌａｇ２は第２の角度領域Ｒ２に到来角θが存在したか否かを示す変数である。
【００５８】
続いて、走行方向判定部１４９は、到来方向推定部１４７から到来角θを取得するまで待機する（Ｓ１０４）。ところで、到来角θを前回取得してから比較的長い時間が経過した後に到来角θを取得した場合には、到来角θを前回取得した際の車両とは別の車両からの無線信号を受信している恐れがある。そこで、走行方向判定部１４９は、到来方向推定部１４７から到来角θを取得した際（Ｓ１０４においてＹＥＳ）、到来角θを前回取得してから所定時間以上経過しているか否かを判定する（Ｓ１０６）。そして、到来角θを前回取得してから所定時間以上経過していた場合には（Ｓ１０６においてＹＥＳ）、走行方向判定部１４９は、変数ｃｎｔ１、ｃｎｔ２、ｆｌａｇ１、ｆｌａｇ２をクリアしてから（Ｓ１０８）、ステップＳ１１０へ進む。
【００５９】
ステップＳ１１０において、走行方向判定部１４９は、到来角θが第１の角度領域Ｒ１及び第２の角度領域Ｒ２の外側に含まれるか否かを判定する。例えばステップＳ１１０において、θ１＜θ、またはθ＜−θ１であれば、到来角θが第１の角度領域Ｒ１及び第２の角度領域Ｒ２の外側に含まれると判定されてもよい。到来角θが第１の角度領域Ｒ１及び第２の角度領域Ｒ２の外側に含まれると判定された場合（Ｓ１１０においてＹＥＳ）、処理はステップＳ１０２へ戻る。
【００６０】
一方、到来角θが第１の角度領域Ｒ１及び第２の角度領域Ｒ２の外側に含まれないと判定された場合（Ｓ１１０においてＮＯ）、走行方向判定部１４９は第１の角度範囲内に到来角θが含まれるか否かを判定する（Ｓ１２０）。例えばステップＳ１２０において、θ２＜θ＜θ１であれば、到来角θが第１の角度範囲に含まれると判定されてもよい。
【００６１】
第１の角度範囲内に到来角θが含まれると判定された場合（Ｓ１２０においてＹＥＳ）、走行方向判定部１４９は変数ｃｎｔ１をインクリメントし、変数ｃｎｔ２をクリアする（Ｓ１２２）。続いて、走行方向判定部１４９は変数ｃｎｔ１と回数閾値ｃｎｔ１＿ｔｈとを比較する（Ｓ１２４）。回数閾値ｃｎｔ１＿ｔｈは、到来方向推定部１４７から取得される到来角θに含まれると想定される誤差の大きさに応じて、予め決定されてよく、例えばｃｎｔ１＿ｔｈ＝１０であってもよい。変数ｃｎｔ１が回数閾値ｃｎｔ１＿ｔｈよりも大きくない場合（Ｓ１２４においてＮＯ）、処理はステップＳ１４０へ進む。一方、変数ｃｎｔ１が回数閾値ｃｎｔ１＿ｔｈよりも大きい場合（Ｓ１２４においてＹＥＳ）には、走行方向判定部１４９が変数ｆｌａｇ１をセットした後（Ｓ１２６）、処理はステップＳ１４０へ進む。
【００６２】
一方、第１の角度範囲内に到来角θが含まれないと判定された場合（Ｓ１２０においてＮＯ）、走行方向判定部１４９は第２の角度範囲内に到来角θが含まれるか否かを判定する（Ｓ１３０）。例えばステップＳ１３０において、‐θ１＜θ＜‐θ２であれば、到来角θが第２の角度範囲に含まれると判定されてもよい。
【００６３】
第２の角度範囲内に到来角θが含まれないと判定された場合（Ｓ１３０においてＮＯ）、処理はステップＳ１０４へ戻る。
【００６４】
一方、第２の角度範囲内に到来角θが含まれると判定された場合（Ｓ１３０においてＹＥＳ）、走行方向判定部１４９は変数ｃｎｔ２をインクリメントし、変数ｃｎｔ１をクリアする（Ｓ１３２）。続いて、走行方向判定部１４９は変数ｃｎｔ２と回数閾値ｃｎｔ２＿ｔｈとを比較する（Ｓ１３４）。回数閾値ｃｎｔ２＿ｔｈは、到来方向推定部１４７から取得される到来角θに含まれると想定される誤差の大きさに応じて、予め決定されてよく、例えばｃｎｔ２＿ｔｈ＝１０であってもよい。変数ｃｎｔ２が回数閾値ｃｎｔ２＿ｔｈよりも大きくない場合（Ｓ１３４においてＮＯ）、処理はステップＳ１４０へ進む。一方、変数ｃｎｔ２が回数閾値ｃｎｔ２＿ｔｈよりも大きい場合（Ｓ１３４においてＹＥＳ）には、走行方向判定部１４９が変数ｆｌａｇ２をセットした後（Ｓ１３６）、処理はステップＳ１４０へ進む。
【００６５】
ステップＳ１４０では、変数ｆｌａｇ１がセットされた後にクリアされることなく変数ｆｌａｇ２がセットされたか否かが判定される。上述したように、変数ｆｌａｇ１は第１の角度領域Ｒ１に到来角θが存在したか否かを示す変数であり、変数ｆｌａｇ２は第２の角度領域Ｒ２に到来角θが存在したか否かを示す変数である。また、到来角θが第１の角度領域Ｒ１及び第２の角度領域Ｒ２の外側に含まれると判定された場合（Ｓ１１０においてＹＥＳ）、処理はステップＳ１０２へ戻り変数ｆｌａｇ１、ｆｌａｇ２はクリアされる。したがって、変数ｆｌａｇ１がセットされた後にクリアされることなく変数ｆｌａｇ２がセットされた場合、到来角θは第１の角度領域Ｒ１から第２の角度領域Ｒ２へ遷移したといえる。
【００６６】
したがって、変数ｆｌａｇ１がセットされた後にクリアされることなく変数ｆｌａｇ２がセットされた場合（Ｓ１４０においてＹＥＳ）、走行方向判定部１４９は、車両の走行方向が逆走方向である（逆走状態の車両が存在する）と判定し（Ｓ１４２）、処理はステップＳ１０２へ戻る。一方、変数ｆｌａｇ１がセットされた後にクリアされることなく変数ｆｌａｇ２がセットされていない場合、処理はステップＳ１０４へ戻る。
【００６７】
以上、図６を参照して説明した走行方向の判定処理により、本実施形態にかかる走行方向判定部１４９は、車両の走行方向が逆走方向であることを高精度に判定することが可能となる。
【００６８】
＜２−２．第２の実施形態＞
以上、本発明の第１の実施形態について説明した。続いて、本発明の第２の実施形態について説明する。上述したように、第２の実施形態は走行方向判定部１４９による走行方向の判定処理のみが第１の実施形態と異なるため、以下では第２の実施形態にかかる走行方向判定部１４９による走行方向の判定処理の概要を説明した後に、流れについて詳細に説明する。
【００６９】
（走行方向の判定処理の概要）
本発明の第２の実施形態にかかる走行方向判定部１４９による走行方向の判定処理の概要について、図７を参照して説明を行う。図７は、本実施形態にかかる走行方向判定部１４９による走行方向の判定処理の概要を説明するための説明図である。
【００７０】
図５には、図４に示した例と同様の到来角θ（縦軸）とアンテナ間水平距離Ｘ（横軸）との関係が示されている。図１に示したように、アンテナ間水平距離Ｘは、走行中の車両２に搭載された車載器２１とアレイアンテナ１２との距離である。したがって、車両２が走行することで、アンテナ間水平距離Ｘは変化し、それに伴い推定される到来角θも変化する。
【００７１】
ここで、上述したように、アンテナ間水平距離Ｘ＝ｘ１と、アンテナ間水平距離Ｘ＝ｘ２において、推定される到来角θに折り返しが発生している。そのため、アンテナ間水平距離Ｘ＝ｘ１、あるいはアンテナ間水平距離Ｘ＝ｘ２の位置を車両２が通過する際、推定される到来角θは大きく変化する。例えば、車両２がアンテナ間水平距離Ｘ＝ｘ１の位置を逆走方向に通過する直前と直後で取得される到来角θの変化量はΔθ１となる。また、車両２がアンテナ間水平距離Ｘ＝ｘ２の位置を逆走方向に通過する直前と直後で取得される到来角θの変化量はΔθ２となる。
【００７２】
図７に示すように、変化量Δθ１、Δθ２は、他の位置で取得され得る変化量と比較して大きな値であり、最大角度θｆと最小角度−θｆの差である２θｆに近い値である。このように、到来角θの変化量が大きい場合には、折り返しが発生していると考えられる。
【００７３】
上記事情を一着眼点にして、本実施形態にかかる走行方向判定部１４９による走行方向の判定処理が考案された。
【００７４】
本実施形態にかかる走行方向判定部１４９は、上述した比較例による判定方法と同様に、到来角θの変化量に基づいて走行方向の判定を行う。ただし、本実施形態にかかる走行方向判定部１４９は、折り返しが発生している付近の到来角θの変化量を用いることなく、走行方向の判定を行うことで、折り返しの影響を抑制して、高精度に走行方向の判定を行う。
【００７５】
具体的には、本実施形態にかかる走行方向判定部１４９は、到来角θの変化量を積算することで算出される積算変化量に基づいて、車両の走行方向が逆走方向であるか否かを判定する。さらに、本実施形態にかかる走行方向判定部１４９は、到来角θの変化量の絶対値が所定の閾値（以下、変化量閾値と呼ぶ）よりも大きい場合には、折り返しが発生していると判定し、当該変化量を積算することなく積算変化量を算出する。なお、変化量閾値は、予め適宜設定されてよく、例えば、最大角度θｆと最小角度−θｆの差である２θｆよりも小さいが、２θｆに近い値が変化量閾値に設定されてもよい。かかる構成により、折り返しの影響を抑制して、高精度に走行方向の判定を行うことが可能である。
【００７６】
また、本実施形態にかかる走行方向判定部１４９は、上記のようにして算出された積算変化量が、０よりも小さい所定の閾値（以下、第１の積算変化量閾値と呼ぶ）より小さい場合に、車両の走行方向が逆走方向であると判定してもよい。また、本実施形態にかかる走行方向判定部１４９は、上記のようにして算出された積算変化量が、０よりも大きい所定の閾値（以下、第２の積算変化量閾値と呼ぶ）より大きい場合に、車両の走行方向が順走方向であると判定してもよい。
【００７７】
なお、第１の積算変化量閾値、及び第２の積算変化量閾値は、それぞれ上述した条件の下で適宜設定され得るが、第１の積算変化量閾値及び第２の積算変化量閾値の絶対値が大きい程、到来方向推定部１４７から取得される到来角θに含まれる誤差の影響を受け難くなる。
【００７８】
（走行方向の判定処理の流れ）
以上、本実施形態にかかる走行方向判定部１４９による走行方向の判定処理の概要について説明した。続いて、上述した本実施形態にかかる走行方向判定部１４９による走行方向の判定処理の流れについて、図８を参照して詳細に説明する。図８は、本実施形態にかかる走行方向判定部１４９による走行方向の判定処理の流れの一例を示すフローチャート図である。
【００７９】
図８に示すように、まず走行方向判定部１４９は、変数ｓｕｍ、θｂをクリアする（Ｓ２０２）。ここで、変数ｓｕｍは、積算変化量を示す変数であり、変数θｂは、前回の到来角θを示す変数である。
【００８０】
続いて、走行方向判定部１４９は、到来方向推定部１４７から到来角θを取得するまで待機する（Ｓ２０４）。上述したように、到来角θを前回取得してから比較的長い時間が経過した後に到来角θを取得した場合には、到来角θを前回取得した際の車両とは別の車両からの無線信号を受信している恐れがある。そこで、走行方向判定部１４９は、到来方向推定部１４７から到来角θを取得した際（Ｓ２０４においてＹＥＳ）、到来角θを前回取得してから所定時間以上経過しているか否かを判定する（Ｓ２０６）。そして、到来角θを前回取得してから所定時間以上経過していた場合には（Ｓ２０６においてＹＥＳ）、走行方向判定部１４９は、変数ｓｕｍ、θｂをクリアしてから（Ｓ２０８）、ステップＳ２１２へ進む。一方、到来角θを前回取得してから所定時間以上経過していない場合には（Ｓ２０６においてＮＯ）、走行方向判定部１４９は、前回取得された到来角θを、変数θｂに代入してから（Ｓ２１０）、ステップＳ２１２へ進む。なお、以下では、到来角として変数θｂが前回取得されてから今回到来角θまでの到来角の変化量をθ‐θｂとする。
【００８１】
ステップＳ２１２において、走行方向判定部１４９は、到来角がθｂからθへ変化した間に折り返しが発生したか否かを判定する。ステップＳ２１２において、走行方向判定部１４９は、到来角の変化量θ‐θｂの絶対値が、上述した所定の変化量閾値よりも大きい場合には折り返しが発生したと判定してもよい。到来角がθｂからθへ変化した間に折り返しが発生したと判定された場合（Ｓ２１２においてＹＥＳ）、当該変化量θ‐θｂは積算されることなく、処理はステップＳ２０４へ戻る。
【００８２】
一方、到来角がθｂからθへ変化した間に折り返しが発生しなかったと判定された場合（Ｓ２１２においてＮＯ）、走行方向判定部１４９は変化量θ‐θｂを積算変化量を示す変数ｓｕｍに積算する（Ｓ２１４）。
【００８３】
続くステップＳ２２０において、走行方向判定部１４９は積算変化量を示す変数ｓｕｍと、０よりも小さい第１の積算変化量閾値‐ｓｕｍ＿ｔｈとを比較する。変数ｓｕｍが第１の積算変化量閾値‐ｓｕｍ＿ｔｈよりも小さい場合（Ｓ２２０においてＹＥＳ）、走行方向判定部１４９は、車両の走行方向が逆走方向である（逆走状態の車両が存在する）と判定し（Ｓ２２２）、処理はステップＳ２０２へ戻る。
【００８４】
一方、変数ｓｕｍが第１の積算変化量閾値‐ｓｕｍ＿ｔｈよりも小さくない場合（Ｓ２２０においてＹＥＳ）、走行方向判定部１４９は積算変化量を示す変数ｓｕｍと、０よりも大きい第２の積算変化量閾値ｓｕｍ＿ｔｈとを比較する（Ｓ２３０）。変数ｓｕｍが第２の積算変化量閾値ｓｕｍ＿ｔｈよりも大きい場合（Ｓ２３０においてＹＥＳ）、走行方向判定部１４９は、車両の走行方向が順走方向であると判定し（Ｓ２３２）、処理はステップＳ２０２へ戻る。変数ｓｕｍが第２の積算変化量閾値ｓｕｍ＿ｔｈよりも大きくない場合（Ｓ２３０においてＮＯ）、走行方向判定部１４９は、車両の走行方向が順走方向であると判定し（Ｓ２３２）、処理はステップＳ２０２へ戻る。
【００８５】
以上、図８を参照して説明したように、本実施形態にかかる走行方向判定部１４９は、折り返しが発生していると判定した場合には変化量を積算しないことで、車両の走行方向が逆走方向であることを高精度に判定することが可能となる。
【００８６】
＜＜３．むすび＞＞
以上説明したように、本発明の各実施形態によれば、到来角θに発生する折り返しの影響を抑制した走行方向の判定処理により、アレイアンテナの素子間隔が無線信号の半波長よりも長い場合であっても、高精度に走行方向を判定することが可能である。
【００８７】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００８８】
例えば、上記実施形態における各ステップは、必ずしもフローチャート図として記載された順序に沿って時系列に処理される必要はない。例えば、上記実施形態の処理における各ステップは、フローチャート図として記載した順序と異なる順序で処理されても、並列的に処理されてもよい。
【００８９】
また、上述した走行方向判定部１４９の機能は、例えば、専用チップ等のハードウェアにより実現されてもよいし、ＣＰＵやメモリ等のハードウェアとソフトウェア（プログラム等）との協働により実現されてもよい。
【符号の説明】
【００９０】
１  逆走判定装置
２  車両
３  道路
１２  アレイアンテナ
１４  筐体
２１  車載器
１２１−１〜１２１−Ｎ  アンテナ素子
１４１−１〜１４１−Ｎ  ＲＦ回路
１４３−１〜１４３−Ｎ  ＡＤＣ
１４５  パケット検出部
１４７  到来方向推定部
１４９  走行方向判定部
【図１】
2019148463.tif 000003
【図２】
2019148463.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2019148463.tif 000007
【図６】
2019148463.tif 000008
【図７】
2019148463.tif 000009
【図８】
2019148463.tif 000010