(57)【要約】【課題】車両などの移動体の位置を精度よく特定することができる位置情報生成システム、該位置情報生成システムを構成する位置情報生成装置、該位置情報生成装置を実現するためのコンピュータプログラム及び位置情報生成方法を提供する。【解決手段】車載機１００は、第１の信号を路側機の第１通信部及び第２通信部へ送信し、路側機の第１通信部及び第２通信部が送信した第２の信号を受信することにより、車載機１００の第１通信部からの距離Ｌ１を算出するとともに、車載機１００の第２通信部からの距離Ｌ２を算出する。車載機１００は、第１通信部及び第２通信部の位置を中心とした円又は球の交点を自身の位置として特定して位置情報を生成する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体に搭載した通信装置を含む少なくとも２つの通信装置を備え、該通信装置間で所定の信号を送受信して前記移動体の位置に関する情報を生成する位置情報生成システムであって、
一の通信装置は、
第１の信号を他の通信装置へ送信する送信手段と、
前記他の通信装置が送信した第２の信号を受信する受信手段と
を備え、
前記他の通信装置は、
前記第１の信号を受信する受信手段と、
該受信手段で前記第１の信号を受信した第１の受信時点から前記第２の信号の第２の送信時点までの時間に関する時間情報を含む前記第２の信号を送信する送信手段と
を備え、
前記一の通信装置は、
前記第２の信号を受信した第２の受信時点、前記第１の信号を送信した第１の送信時点及び前記時間情報に基づいて、移動体の該移動体を搭載した通信装置以外の通信装置からの距離情報を生成する生成手段をさらに備えることを特徴とする位置情報生成システム。
【請求項２】
前記一の通信装置は、
移動体の移動距離を取得する距離取得手段を備え、
前記生成手段は、
前記第１の送信時点から第２の受信時点までの間に前記移動体が移動した距離に基づいて、該移動体の距離情報を生成するように構成してあることを特徴とする請求項１に記載の位置情報生成システム。
【請求項３】
前記一の通信装置は、
移動体の移動方位を取得する方位取得手段を備え、
前記生成手段は、
前記第１の送信時点から第２の受信時点までの間に前記移動体が移動した方位に基づいて、該移動体の距離情報を生成するように構成してあることを特徴とする請求項２に記載の位置情報生成システム。
【請求項４】
各通信装置は、
計時のための基準クロックで動作する計時手段を備え、
前記他の通信装置の計時手段の計時誤差は、前記一の通信装置の計時手段の計時誤差よりも小さく、
前記他の通信装置は、
前記一の通信装置の計時手段の計時誤差を計測する計測手段と、
該計測手段で計測した計測結果を前記一の通信装置へ送信する送信手段と
を備え、
前記一の通信装置は、
前記計測結果を受信する受信手段と、
受信した計測結果に基づいて、前記第１の送信時点から第２の受信時点までの時間を補正する補正手段と
を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１つに記載の位置情報生成システム。
【請求項５】
前記一の通信装置は、
通信装置間で既知の周波数成分を含む基準クロック補正用の信号を前記他の通信装置へ送信するように構成してあり、
前記他の通信装置は、
前記基準クロック補正用の信号の周波数成分を抽出する抽出手段を備え、
前記計測手段は、
前記抽出手段で抽出した周波数成分に基づいて前記一の通信装置の計時手段の計時誤差を計測するように構成してあることを特徴とする請求項４に記載の位置情報生成システム。
【請求項６】
前記一の通信装置は、
通信装置間で既知の時間長の基準クロック補正用の信号を前記他の通信装置へ送信するように構成してあり、
前記他の通信装置は、
前記基準クロック補正用の信号の時間長を抽出する抽出手段を備え、
前記計測手段は、
前記抽出手段で抽出した時間長に基づいて前記一の通信装置の計時手段の計時誤差を計測するように構成してあることを特徴とする請求項４に記載の位置情報生成システム。
【請求項７】
前記一の通信装置は、
既知の周波数成分を含む前記第１の信号又は既知の時間長の前記第１の信号を送信するように構成してあり、
前記他の通信装置は、
前記第１の信号の周波数成分又は時間長を抽出する抽出手段を備え、
前記計測手段は、
前記抽出手段で抽出した周波数成分又は時間長に基づいて前記一の通信装置の計時手段の計時誤差を計測するように構成してあることを特徴とする請求項４に記載の位置情報生成システム。
【請求項８】
前記他の通信装置は、
移動体の移動速度及び移動方位を取得する取得手段と、
該取得手段で取得した移動速度及び移動方位に基づいて信号のドップラーシフト量を算出する算出手段と、
該算出手段で算出したドップラーシフト量を相殺すべく前記計測手段で計測した計時誤差を補償する補償手段と
を備えることを特徴とする請求項４乃至請求項７のいずれか１つに記載の位置情報生成システム。
【請求項９】
前記一の通信装置は、
移動体の移動速度及び移動方位を記憶する記憶手段と、
記憶した移動速度及び移動方位に基づいて信号のドップラーシフト量を算出する算出手段と、
該算出手段で算出したドップラーシフト量を相殺すべく前記受信手段で受信した計測結果に基づいて、前記計時手段の計時誤差を補償する補償手段と
を備えることを特徴とする請求項４乃至請求項７のいずれか１つに記載の位置情報生成システム。
【請求項１０】
前記第１の信号及び第２の信号は、
通信装置間で既知の信号であることを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか１つに記載の位置情報生成システム。
【請求項１１】
前記第１の信号及び第２の信号は、
前記第１の信号の送信元固有の識別子を含むことを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれか１つに記載の位置情報生成システム。
【請求項１２】
移動体に搭載した通信装置の他に少なくとも２つの通信装置を備え、
前記一の通信装置は、
移動体に搭載した通信装置以外の各通信装置の位置情報を記憶する記憶手段を備え、
前記生成手段は、
移動体の前記各通信装置からの距離情報を生成するように構成してあり、
前記生成手段で生成した距離情報及び記憶した位置情報に基づいて、前記移動体の位置情報を生成する位置情報生成手段を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項１１のいずれか１つに記載の位置情報生成システム。
【請求項１３】
前記一の通信装置は、
移動体の移動領域の道路形状情報を記憶する記憶手段を備え、
前記位置情報生成手段は、
記憶した道路形状情報を用いて移動体の位置情報を生成するように構成してあることを特徴とする請求項１２に記載の位置情報生成システム。
【請求項１４】
前記一の通信装置は、
移動体に搭載した通信装置の位置の高さ情報を記憶する記憶手段を備え、
前記位置情報生成手段は、
記憶した高さ情報を用いて移動体の位置情報を生成するように構成してあることを特徴とする請求項１２又は請求項１３に記載の位置情報生成システム。
【請求項１５】
通信装置との間で所定の信号を送受信して自身の位置に関する情報を生成する位置情報生成装置であって、
第１の信号を前記通信装置へ送信する送信手段と、
前記通信装置で前記第１の信号を受信した第１の受信時点から前記通信装置が送信する第２の信号の第２の送信時点までの時間に関する時間情報を含む前記第２の信号を前記通信装置から受信する受信手段と、
該受信手段で前記第２の信号を受信した第２の受信時点、前記第１の信号を送信した第１の送信時点及び時間情報に基づいて、自身の前記通信装置からの距離情報を生成する生成手段と
を備えることを特徴とする位置情報生成装置。
【請求項１６】
移動体に搭載した通信装置との間で所定の信号を送受信して前記移動体の位置に関する情報を生成する位置情報生成装置であって、
第１の信号を前記通信装置へ送信する送信手段と、
前記通信装置で前記第１の信号を受信した第１の受信時点から前記通信装置が送信する第２の信号の第２の送信時点までの時間に関する時間情報を含む前記第２の信号を前記通信装置から受信する受信手段と、
該受信手段で前記第２の信号を受信した第２の受信時点、前記第１の信号を送信した第１の送信時点及び時間情報に基づいて、移動体までの距離情報を生成する生成手段と
を備えることを特徴とする位置情報生成装置。
【請求項１７】
コンピュータに、通信装置へ送信した第１の信号及び該通信装置から受信した第２の信号に基づいて、自身の位置に関する情報を生成させるコンピュータプログラムであって、
コンピュータを、第１の信号を送信した第１の送信時点から第２の信号を受信した第２の受信時点までの時間を算出する算出手段と、
算出した時間及び前記第１の信号を前記通信装置で受信した第１の受信時点から前記通信装置で前記第２の信号を送信した第２の送信時点までの時間に関する時間情報に基づいて、自身の前記通信装置からの距離情報を生成する生成手段と
して機能させることを特徴とするコンピュータプログラム。
【請求項１８】
コンピュータに、移動体に搭載した通信装置へ送信した第１の信号及び該通信装置から受信した第２の信号に基づいて、前記移動体の位置に関する情報を生成させるコンピュータプログラムであって、
コンピュータを、第１の信号を送信した第１の送信時点から第２の信号を受信した第２の受信時点までの時間を算出する算出手段と、
算出した時間及び前記第１の信号を前記通信装置で受信した第１の受信時点から前記通信装置で前記第２の信号を送信した第２の送信時点までの時間に関する時間情報に基づいて、移動体までの距離情報を生成する生成手段と
して機能させることを特徴とするコンピュータプログラム。
【請求項１９】
移動体に搭載した通信装置を含む少なくとも２つの通信装置間で所定の信号を送受信して前記移動体の位置に関する情報を生成する位置情報生成方法であって、
一の通信装置は、
第１の信号を他の通信装置へ送信し、
前記他の通信装置は、
前記第１の信号を受信し、
前記第１の信号を受信した第１の受信時点から自身が送信する第２の信号の第２の送信時点までの時間に関する時間情報を含む前記第２の信号を前記一の通信装置へ送信し、
前記一の通信装置は、
前記第２の信号を受信し、
前記第２の信号を受信した第２の受信時点、前記第１の信号を送信した第１の送信時点及び前記時間情報に基づいて、移動体の該移動体を搭載した通信装置以外の通信装置からの距離情報を生成することを特徴とする位置情報生成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動体の位置に関する情報を生成する位置情報生成システム、該位置情報生成システムを構成する位置情報生成装置、該位置情報生成装置を実現するためのコンピュータプログラム及び位置情報生成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電波を放射する移動体などの未知局と称される電波源の位置を検出するシステムが開発されている。例えば、電波源が発射した電波を複数のセンサ局で受信し、各センサ局は、ＧＰＳ受信機から出力された基準時刻をトリガとして一定時間の電波を取り出してフーリエ変換を施して複素周波数成分を抽出し、抽出した複素周波数成分をセンタ局へ送信する。センタ局は、各センサ局から送信された複素周波数成分間の複素共役積を算定し、各センサ局間の到達時間差を算定して電波源の位置を検出する位置検出システムが提案されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特許第３７３９０７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１のシステムにあっては、電波源からセンサ局までの信号の到達時間を算出する場合、電波源の時刻とセンサ局の時刻とが同期、すなわち、同一時刻となるように電波源又はセンサ局の時計を調整する必要がある。しかし、現実問題として両者の時計の時刻を同一にするのは困難であり、僅かな時刻差が生ずる。また、各センサ局の時刻がずれているか否かを監視する機能もなく、センサ局間で時刻を同期させる具体的な方法も開示されていない。このため、移動体の位置を精度よく検出することができるシステムが望まれていた。
【０００４】
本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであり、車両などの移動体の位置に関する情報を精度よく生成することができる位置情報生成システム、該位置情報生成システムを構成する位置情報生成装置、該位置情報生成装置を実現するためのコンピュータプログラム及び位置情報生成方法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】
【０００５】
第１発明に係る位置情報生成システムは、移動体に搭載した通信装置を含む少なくとも２つの通信装置を備え、該通信装置間で所定の信号を送受信して前記移動体の位置に関する情報を生成する位置情報生成システムであって、一の通信装置は、第１の信号を他の通信装置へ送信する送信手段と、前記他の通信装置が送信した第２の信号を受信する受信手段とを備え、前記他の通信装置は、前記第１の信号を受信する受信手段と、該受信手段で前記第１の信号を受信した第１の受信時点から前記第２の信号の第２の送信時点までの時間に関する時間情報を含む前記第２の信号を送信する送信手段とを備え、前記一の通信装置は、前記第２の信号を受信した第２の受信時点、前記第１の信号を送信した第１の送信時点及び前記時間情報に基づいて、移動体の該移動体を搭載した通信装置以外の通信装置からの距離情報を生成する生成手段をさらに備えることを特徴とする。
【０００６】
第２発明に係る位置情報生成システムは、第１発明において、前記一の通信装置は、移動体の移動距離を取得する距離取得手段を備え、前記生成手段は、前記第１の送信時点から第２の受信時点までの間に前記移動体が移動した距離に基づいて、該移動体の距離情報を生成するように構成してあることを特徴とする。
【０００７】
第３発明に係る位置情報生成システムは、第２発明において、前記一の通信装置は、移動体の移動方位を取得する方位取得手段を備え、前記生成手段は、前記第１の送信時点から第２の受信時点までの間に前記移動体が移動した方位に基づいて、該移動体の距離情報を生成するように構成してあることを特徴とする。
【０００８】
第４発明に係る位置情報生成システムは、第１発明乃至第３発明のいずれか１つにおいて、各通信装置は、計時のための基準クロックで動作する計時手段を備え、前記他の通信装置の計時手段の計時誤差は、前記一の通信装置の計時手段の計時誤差よりも小さく、前記他の通信装置は、前記一の通信装置の計時手段の計時誤差を計測する計測手段と、該計測手段で計測した計測結果を前記一の通信装置へ送信する送信手段とを備え、前記一の通信装置は、前記計測結果を受信する受信手段と、受信した計測結果に基づいて、前記第１の送信時点から第２の受信時点までの時間を補正する補正手段とを備えることを特徴とする。
【０００９】
第５発明に係る位置情報生成システムは、第４発明において、前記一の通信装置は、通信装置間で既知の周波数成分を含む基準クロック補正用の信号を前記他の通信装置へ送信するように構成してあり、前記他の通信装置は、前記基準クロック補正用の信号の周波数成分を抽出する抽出手段を備え、前記計測手段は、前記抽出手段で抽出した周波数成分に基づいて前記一の通信装置の計時手段の計時誤差を計測するように構成してあることを特徴とする。
【００１０】
第６発明に係る位置情報生成システムは、第４発明において、前記一の通信装置は、通信装置間で既知の時間長の基準クロック補正用の信号を前記他の通信装置へ送信するように構成してあり、前記他の通信装置は、前記基準クロック補正用の信号の時間長を抽出する抽出手段を備え、前記計測手段は、前記抽出手段で抽出した時間長に基づいて前記一の通信装置の計時手段の計時誤差を計測するように構成してあることを特徴とする。
【００１１】
第７発明に係る位置情報生成システムは、第４発明において、前記一の通信装置は、既知の周波数成分を含む前記第１の信号又は既知の時間長の前記第１の信号を送信するように構成してあり、前記他の通信装置は、前記第１の信号の周波数成分又は時間長を抽出する抽出手段を備え、前記計測手段は、前記抽出手段で抽出した周波数成分又は時間長に基づいて前記一の通信装置の計時手段の計時誤差を計測するように構成してあることを特徴とする。
【００１２】
第８発明に係る位置情報生成システムは、第４発明乃至第７発明のいずれか１つにおいて、前記他の通信装置は、移動体の移動速度及び移動方位を取得する取得手段と、該取得手段で取得した移動速度及び移動方位に基づいて信号のドップラーシフト量を算出する算出手段と、該算出手段で算出したドップラーシフト量を相殺すべく前記計測手段で計測した計時誤差を補償する補償手段とを備えることを特徴とする。
【００１３】
第９発明に係る位置情報生成システムは、第４発明乃至第７発明のいずれか１つにおいて、前記一の通信装置は、移動体の移動速度及び移動方位を記憶する記憶手段と、記憶した移動速度及び移動方位に基づいて信号のドップラーシフト量を算出する算出手段と、該算出手段で算出したドップラーシフト量を相殺すべく前記受信手段で受信した計測結果に基づいて、前記計時手段の計時誤差を補償する補償手段とを備えることを特徴とする。
【００１４】
第１０発明に係る位置情報生成システムは、第１発明乃至第９発明のいずれか１つにおいて、前記第１の信号及び第２の信号は、通信装置間で既知の信号であることを特徴とする。
【００１５】
第１１発明に係る位置情報生成システムは、第１発明乃至第１０発明のいずれか１つにおいて、前記第１の信号及び第２の信号は、前記第１の信号の送信元固有の識別子を含むことを特徴とする。
【００１６】
第１２発明に係る位置情報生成システムは、第１発明乃至第１１発明のいずれか１つにおいて、移動体に搭載した通信装置の他に少なくとも２つの通信装置を備え、前記一の通信装置は、移動体に搭載した通信装置以外の各通信装置の位置情報を記憶する記憶手段を備え、前記生成手段は、移動体の前記各通信装置からの距離情報を生成するように構成してあり、前記生成手段で生成した距離情報及び記憶した位置情報に基づいて、前記移動体の位置情報を生成する位置情報生成手段を備えることを特徴とする。
【００１７】
第１３発明に係る位置情報生成システムは、第１２発明において、前記一の通信装置は、移動体の移動領域の道路形状情報を記憶する記憶手段を備え、前記位置情報生成手段は、記憶した道路形状情報を用いて移動体の位置情報を生成するように構成してあることを特徴とする。
【００１８】
第１４発明に係る位置情報生成システムは、第１２発明又は第１３発明において、前記一の通信装置は、移動体に搭載した通信装置の位置の高さ情報を記憶する記憶手段を備え、前記位置情報生成手段は、記憶した高さ情報を用いて移動体の位置情報を生成するように構成してあることを特徴とする。
【００１９】
第１５発明に係る位置情報生成装置は、通信装置との間で所定の信号を送受信して自身の位置に関する情報を生成する位置情報生成装置であって、第１の信号を前記通信装置へ送信する送信手段と、前記通信装置で前記第１の信号を受信した第１の受信時点から前記通信装置が送信する第２の信号の第２の送信時点までの時間に関する時間情報を含む前記第２の信号を前記通信装置から受信する受信手段と、該受信手段で前記第２の信号を受信した第２の受信時点、前記第１の信号を送信した第１の送信時点及び時間情報に基づいて、自身の前記通信装置からの距離情報を生成する生成手段とを備えることを特徴とする。
【００２０】
第１６発明に係る位置情報生成装置は、移動体に搭載した通信装置との間で所定の信号を送受信して前記移動体の位置に関する情報を生成する位置情報生成装置であって、第１の信号を前記通信装置へ送信する送信手段と、前記通信装置で前記第１の信号を受信した第１の受信時点から前記通信装置が送信する第２の信号の第２の送信時点までの時間に関する時間情報を含む前記第２の信号を前記通信装置から受信する受信手段と、該受信手段で前記第２の信号を受信した第２の受信時点、前記第１の信号を送信した第１の送信時点及び時間情報に基づいて、移動体までの距離情報を生成する生成手段とを備えることを特徴とする。
【００２１】
第１７発明に係るコンピュータプログラムは、コンピュータに、通信装置へ送信した第１の信号及び該通信装置から受信した第２の信号に基づいて、自身の位置に関する情報を生成させるコンピュータプログラムであって、コンピュータを、第１の信号を送信した第１の送信時点から第２の信号を受信した第２の受信時点までの時間を算出する算出手段と、算出した時間及び前記第１の信号を前記通信装置で受信した第１の受信時点から前記通信装置で前記第２の信号を送信した第２の送信時点までの時間に関する時間情報に基づいて、自身の前記通信装置からの距離情報を生成する生成手段として機能させることを特徴とする。
【００２２】
第１８発明に係るコンピュータプログラムは、コンピュータに、移動体に搭載した通信装置へ送信した第１の信号及び該通信装置から受信した第２の信号に基づいて、前記移動体の位置に関する情報を生成させるコンピュータプログラムであって、コンピュータを、第１の信号を送信した第１の送信時点から第２の信号を受信した第２の受信時点までの時間を算出する算出手段と、算出した時間及び前記第１の信号を前記通信装置で受信した第１の受信時点から前記通信装置で前記第２の信号を送信した第２の送信時点までの時間に関する時間情報に基づいて、移動体までの距離情報を生成する生成手段として機能させることを特徴とする。
【００２３】
第１９発明に係る位置情報生成方法は、移動体に搭載した通信装置を含む少なくとも２つの通信装置間で所定の信号を送受信して前記移動体の位置に関する情報を生成する位置情報生成方法であって、一の通信装置は、第１の信号を他の通信装置へ送信し、前記他の通信装置は、前記第１の信号を受信し、前記第１の信号を受信した第１の受信時点から自身が送信する第２の信号の第２の送信時点までの時間に関する時間情報を含む前記第２の信号を前記一の通信装置へ送信し、前記一の通信装置は、前記第２の信号を受信し、前記第２の信号を受信した第２の受信時点、前記第１の信号を送信した第１の送信時点及び前記時間情報に基づいて、移動体の該移動体を搭載した通信装置以外の通信装置からの距離情報を生成することを特徴とする。
【００２４】
第１発明、第１５発明、第１６発明、第１７発明、第１８発明及び第１９発明にあっては、位置情報生成システムは、移動体に搭載した通信装置を含む少なくとも２つの通信装置を備える。一の通信装置は、第１の信号を他の通信装置へ送信する。他の通信装置は、第１の信号を受信する。他の通信装置が第２の信号を一の通信装置へ送信する場合、他の通信装置は、第１の信号を受信した第１の受信時点ｔｂ１から第２の信号の送信時点である第２の送信時点ｔｂ２までの時間に関する時間情報を第２の信号に含めて送信する。ここで、時間情報は、第１の受信時点ｔｂ１及び第２の送信時点ｔｂ２そのものでもよく、第１の受信時点ｔｂ１から第２の送信時点ｔｂ２までの経過時間でもよい。一の通信装置は、第２の信号を受信し、受信した時点を第２の受信時点ｔａ２とする。一の通信装置は、第２の受信時点ｔａ２、第１の信号を送信した第１の送信時点ｔａ１及び時間情報（ｔｂ１、ｔｂ２）に基づいて、移動体の該移動体を搭載した通信装置以外の通信装置からの距離情報を生成する。
【００２５】
一の通信装置が移動体に搭載されている場合、一の通信装置が第１の信号を送信した後、第２の信号を受信するまでの間に移動した距離を無視することができるときには、移動体の他の通信装置からの距離情報（例えば、距離Ｌ）は、信号の伝搬速度に信号の伝搬時間Ｔの２分の１を積算することにより求めることができる。ここで、信号の伝搬時間Ｔは、Ｔ＝ｔａ２−ｔａ１−（ｔｂ２−ｔｂ１）である。また、他の通信装置が移動体に搭載されている場合、一の通信装置が第１の信号を送信した後、第２の信号を受信するまでの間に他の通信装置の移動距離を無視することができるときには、移動体までの距離情報は、同様に信号の伝搬速度に信号の伝搬時間Ｔの２分の１を積算することにより求めることができる。これにより、通信装置間の時刻が同期していなくても、移動体の位置に関する情報（距離情報）を精度良く求めることができる。
【００２６】
第２発明にあっては、一の通信装置は、第１の送信時点ｔａ１から第２の受信時点ｔａ２までの間に移動体が移動した距離（例えば、Ｘ）に基づいて、移動体の距離情報を生成する。例えば、一の通信装置が移動体に搭載されている場合、移動体が他の通信装置の方向に略等しい方向に移動しているときは、移動体の他の通信装置からの距離情報（例えば、距離Ｌ）は、信号の伝搬速度に信号の伝搬時間Ｔを積算した値から、移動体の移動距離Ｘを減算した値の２分の１とすることができる。なお、距離Ｌは、第２の受信時点での距離である。これにより、移動体が移動している場合であっても、移動体の位置に関する情報（距離情報）を精度良く求めることができる。なお、他の通信装置が移動体に搭載されている場合も同様である。
【００２７】
第３発明にあっては、一の通信装置は、第１の送信時点ｔａ１から第２の受信時点ｔａ２までの間に移動体が移動した距離に加えて、移動した方位（例えば、移動方向と通信装置間の方向との角度θ）に基づいて、移動体の距離情報を生成する。例えば、一の通信装置が移動体に搭載されている場合、一の通信装置の第１の送信時点ｔａ１における移動方向と通信装置間の方向との角度をθ１、一の通信装置の第２の受信時点ｔａ２における移動方向と通信装置間の方向との角度をθ２、第１の送信時点ｔａ１から第２の受信時点ｔａ２までの間に移動体が移動した距離をＸ、信号の伝搬速度に信号の伝搬時間Ｔを乗算した信号の伝搬距離をＬとし、移動体の進行方向が略直線上にあるとすると、第２の受信時点での移動体の他の通信装置からの距離Ｙは、Ｙ＝（Ｌ・ｃｏｓθ１−Ｘ）／（ｃｏｓθ１＋ｃｏｓθ２）で求めることができる。ここで、θ１、θ２は、一の通信装置が他の通信装置に向かう向きを０度とする。これにより、移動体が移動している場合において、移動体の移動方位にかかわらず、移動体の位置に関する情報（距離情報）を精度良く求めることができる。なお、他の通信装置が移動体に搭載されている場合も同様である。
【００２８】
第４発明にあっては、各通信装置は、基準クロックに基づいて計時する。一の通信装置が移動体に搭載されている場合、他の通信装置の計時誤差は、一の通信装置の計時誤差よりも小さい。例えば、一の通信装置が車載機である場合、基準クロックは比較的誤差が大きく、一例としては、１０-5〜１０-6程度の精度を有する。これに対して、他の通信装置が路側機である場合、ＧＰＳ衛星からのクロックを抽出することができ、一例としては、１０-8〜１０-9程度の車載機のクロックに比べて高い精度を有する。
【００２９】
他の通信装置は、一の通信装置の計時誤差を計測し、計測した計測結果を一の通信装置へ送信する。この場合、一の通信装置は、例えば、既知の周波数成分を含む信号、あるいは、既知の時間長の信号を他の通信装置へ送信し、他の通信装置は、受信した信号から周波数成分又は信号の時間長を抽出することにより、予め既知の周波数又は時間長との差異に応じた計時誤差を計測することができる。一の通信装置は、計測結果を受信し、受信した計測結果に基づいて、第１の送信時点ｔａ１から第２の受信時点ｔａ２までの時間を補正する。これにより、通信装置間で計時誤差の大小が異なる場合であって、リアルタイムで時刻の進み度合い又は遅れ度合いを通信装置間で一致させることができ、移動体の位置に関する情報（距離情報）を精度良く求めることができる。なお、この場合、通信装置間で時刻を同一にする必要はない。また、他の通信装置が移動体に搭載されている場合も同様である。
【００３０】
第５発明にあっては、一の通信装置は、通信装置間で既知の周波数成分を含む基準クロック補正用の信号を他の通信装置へ送信し、他の通信装置は、受信した基準クロック補正用の信号の周波数成分を抽出する。なお、基準クロック補正用の信号は、基準クロック補正のみに用いる信号に限定されるものではなく、基準クロック補正とその他の用途に用いる信号であってもよい。他の通信装置は、抽出した周波数成分と予め既知の周波数成分との差に基づいて、一の通信装置の計時誤差を計測する。例えば、既知の周波数を１ＧＨｚとし、他の通信装置で抽出した周波数成分が１．０００００１ＧＨｚである場合、一の通信装置の時計（クロック）は、他の通信装置の時計（クロック）よりも１ｐｐｍ速いことがわかる。これにより、通信装置間の時計（クロック）の進み度合い又は遅れ度合いを精度良く計測することができる。
【００３１】
第６発明にあっては、一の通信装置は、通信装置間で既知の時間長の基準クロック補正用の信号を他の通信装置へ送信し、他の通信装置は、受信した基準クロック補正用の信号の時間長を抽出する。他の通信装置は、抽出した時間長と予め既知の時間長との差に基づいて、一の通信装置の計時誤差を計測する。例えば、信号の既知の時間長を１０ミリ秒とし、他の通信装置で抽出した信号の時間長が１０ミリ秒よりも１０ナノ秒長い場合、一の通信装置の時計（クロック）は、他の通信装置の時計（クロック）よりも１ｐｐｍ遅いことがわかる。これにより、通信装置間の時計（クロック）の進み度合い又は遅れ度合いを精度良く計測することができる。
【００３２】
第７発明にあっては、一の通信装置は、既知の周波数成分を含む第１の信号又は既知の時間長の第１の信号を送信し、他の通信装置は、受信した第１の信号の周波数成分又は時間長を抽出する。他の通信装置は、抽出した周波数成分又は時間長と予め既知の周波数成分又は時間長との差に基づいて一の通信装置の計時誤差を計測する。これにより、通信装置間の時計（クロック）の進み度合い又は遅れ度合いを精度良く計測することができる。
【００３３】
第８発明にあっては、一の通信装置が移動体に搭載されている場合、他の通信装置は、移動体の移動速度及び移動方位を取得し、取得した移動速度及び移動方位に基づいて信号のドップラーシフト量（周波数）を算出する。この場合、移動速度及び移動方位は、一の通信装置から他の通信装置へ送信することができる。一の通信装置が、周波数ｆ０の信号を送信した場合に、他の通信装置が受信する信号の周波数ｆは、ｆ≒ｆ０（ｃ＋Ｖ・ｃｏｓθ）／ｃで表わすことができる。これにより、ドップラーシフト量を算出する。ここで、ｆ０は通信装置間で既知の周波数、Ｖは移動速度、θは移動方向と通信装置間の方向との角度、ｃは光速である。他の通信装置は、算出したドップラーシフト量を相殺すべく計測した計時誤差を補償する。これにより、移動体の移動速度が速い場合であっても、精度よく計時誤差を求めることができる。
【００３４】
第９発明にあっては、一の通信装置は移動体に搭載されている。一の通信装置は、移動体の移動速度及び移動方位を取得し、取得した移動速度及び移動方位を記憶しておく。一の通信装置は、他の通信装置から計時誤差（例えば、計時用のクロックのずれ、予め既知の周波数又は時間長との差、あるいは周波数又は時間長そのものなど）を受信する。例えば、計時誤差として周波数を用いる場合、一の通信装置は、記憶した移動速度及び移動方位に基づいて信号のドップラーシフト量（周波数）を算出する。この場合、周波数ｆは、ｆ≒ｆ０（ｃ＋Ｖ・ｃｏｓθ）／ｃで表わすことができる。ここで、ｆ０は通信装置間で既知の周波数、Ｖは移動速度、θは移動方向と通信装置間の方向との角度、ｃは光速である。一の通信装置は、他の通信装置から受信した周波数と算出した周波数とに基づいて、ドップラーシフト量を相殺すべく計時誤差を補償する。これにより、移動体の移動速度が速い場合であっても、精度よく計時誤差を求めることができる。
【００３５】
第１０発明にあっては、第１の信号及び第２の信号は、通信装置間で移動体の位置に関する情報を生成するための既知の信号である。これにより、通信装置間で所要の信号を確実に送受信することができる。
【００３６】
第１１発明にあっては、第１の信号及び第２の信号は、第１の信号の送信元固有の識別子を含む。例えば、一の通信装置が移動体（例えば、車両）に搭載されている場合に、多数の車両から信号が送信されるときは、他の通信装置及び一の通信装置は、どの車両からの信号であるかを識別子により判別することができ、多数の移動体の位置に関する情報をそれぞれ精度良く求めることができる。
【００３７】
第１２発明にあっては、移動体に搭載した通信装置の他に少なくとも２つの通信装置（例えば、第１通信装置、第２通信装置とする）を備えている。一の通信装置は、移動体に搭載した通信装置以外の各通信装置（第１通信装置及び第２通信装置）の位置情報を記憶してある。例えば、一の通信装置が移動体に搭載されている場合、一の通信装置は自身以外の通信装置（第１通信装置及び第２通信装置）の位置情報を記憶してある。一の通信装置は、移動体の第１通信装置及び第２通信装置それぞれからの距離情報（例えば、距離）を生成し、生成した距離情報及び記憶した位置情報に基づいて、移動体の位置情報を生成する。例えば、移動体の第１通信装置からの距離をＬ１、第２通信装置からの距離をＬ２とすると、移動体の位置（位置情報）は、第１通信装置及び第２通信装置の位置を中心とした半径がそれぞれＬ１、Ｌ２の円（又は球）の交点として求めることができる。この場合、移動体が車両等であり、走行する道路が分かっている場合には、道路面と円（又は球）との交点として移動体の位置を特定することができる。なお、一の通信装置が移動体に搭載されていない場合も同様に、移動体の位置情報を生成することができる。
【００３８】
第１３発明にあっては、一の通信装置は、移動体の移動領域の道路形状情報を記憶してあり、記憶した道路形状情報を用いて移動体の位置情報を生成する。例えば、一の通信装置は、道路形状情報に基づいて、移動体の仮想的な走行面を特定する。一の通信装置は、１対の通信装置（すなわち、第１通信装置、第２通信装置）の位置を中心とした円（又は球）を特定し、特定した円（又は球）と走行面との交線を移動体の位置として特定することにより、位置情報を生成する。これにより、２つの通信装置を設置することで移動体の位置を高精度に特定することができる。
【００３９】
第１４発明にあっては、一の通信装置は、移動体に搭載した通信装置の位置の高さ情報を記憶してあり、記憶した高さ情報を用いて移動体の位置情報を生成する。高さ情報を用いることにより、さらに精度よく移動体の位置を特定することができる。
【発明の効果】
【００４０】
本発明にあっては、通信装置間の時刻が同期していなくても、移動体の位置に関する情報（距離情報）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】
【００４１】
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は本発明に係る位置情報生成システムの構成の一例を示す模式図であり、図２は車載機１００の構成の一例を示すブロック図であり、図３は路側機２００の構成の一例を示すブロック図である。位置情報生成システムは、車載機１００及び路側機２００を備える。
【００４２】
車載機１００は、路側機２００との間で路車間通信システム（位置情報生成システム）を構成するものである。車載機１００は、後述するように、所定の信号（第１の信号）を路側機２００（具体的には、第１通信部２１０、第２通信部２２０）へ送信し、路側機２００（具体的には、第１通信部２１０、第２通信部２２０）が送信した所定の信号（第２の信号）を受信することにより、車載機１００の第１通信部２１０からの距離（距離情報）Ｌ１を算出するとともに、車載機１００の第２通信部２２０からの距離（距離情報）Ｌ２を算出する。車載機１００は、第１通信部２１０及び第２通信部２２０の位置を中心とした円（又は球）の交点を自身の位置として特定して位置情報を生成する。
【００４３】
車載機１００は、通信部１０、測位部２０、記憶部３０、制御部４０、時刻補正部５０、伝搬時間算出部６０、距離算出部７０、位置特定部８０などを備えている。
【００４４】
路側機２００は、時計２１１を備えた第１通信部２１０、時計２２１を備えた第２通信部２２０、制御部２３０、時刻ずれ算出部２４０、ドップラーシフト量算出部２５０、記憶部２６０などを備えている。
【００４５】
まず、車載機１００について説明する。制御部４０は、車載機１００全体の動作の制御を行う。
【００４６】
通信部１０は、例えば、ＶＨＦ／ＵＨＦ帯の周波数帯域において、路側機２００との通信を行う通信機能を備える。通信部１０は、基準クロック信号を生成する水晶発振器、基準クロック信号に基づいて動作する時計１１（あるいは、タイマ又はカウンタでもよい）等の計時機構、変調回路、復調回路などを備え、所定の信号を路側機２００へ送信する。通信部１０は、信号の送信時刻を制御部４０へ出力する。
【００４７】
図４は車載機１００が送信する信号に含まれるデータ構造の例を示す説明図である。車載機１００が送信する信号（第１の信号）は、車載機１００の位置に関する情報（例えば、車載機１００の路側機２００の第１通信部２１０及び第２通信部２２０からの距離、車載機１００の位置など）を生成するために路側機２００へ送信されるものであり、適宜の間隔で繰り返し送信される。図４に示すように、車載機１００が送信する信号は、例えば、位置に関する情報を生成するための信号であることを示すパイロット信号、送信元の車載機１００を識別するための車載機ＩＤ、信号の送信時刻を示す送信時刻情報などのデータを含んでいる。なお、送信時刻情報は含まなくてもよい。また、パイロット信号は、車載機１００と路側機２００との間で既知に信号である。これにより、路側機２００は、車載機１００の位置に関する情報を生成するための信号であることが分かる。
【００４８】
また、通信部１０は、路側機２００（第１通信部２１０、第２通信部２２０）が送信した信号を受信し、受信した信号を復調して信号に含まれる元の情報を抽出する。通信部１０は、信号の受信時刻を算出し、算出した受信時刻を制御部４０へ出力する。
【００４９】
図５は路側機２００が送信する信号に含まれるデータ構造の例を示す説明図である。路側機２００が送信する信号（第２の信号）は、車載機１００の位置に関する情報を生成するために車載機１００へ送信されるものであり、車載機１００から上述の信号（第１の信号）を受信し、所定の処理を行った後に送信される。図５に示すように、路側機２００が送信する信号は、例えば、位置に関する情報を生成するための信号であることを示すパイロット信号、送信元である路側機２００の第１通信部２１０又は第２通信部２２０のいずれであるかを識別するための通信部ＩＤ、信号の送信時刻を示す送信時刻情報、いずれの車載機１００から送信された信号に対応する信号であるかを車載機１００で認識するための車載機ＩＤ、車載機１００が送信した信号を受信した受信時刻を示す受信時刻情報、第１通信部２１０、第２通信部２２０の位置を示す位置情報などのデータを含んでいる。なお、パイロット信号は、車載機１００と路側機２００との間で既知に信号である。これにより、車載機１００は、車載機１００の位置に関する情報を生成するための信号であることが分かる。
【００５０】
図６は信号の受信時刻の算出例を示す説明図である。図６（ａ）は路側機２００の第１通信部２１０又は第２通信部２２０が送信した信号（第２の信号）のパイロット信号の一例を示し、図６（ｂ）は車載機１００が予め記憶している相関処理（パターンマッチング）を行うためのレプリカ信号である。また、図６（ｃ）は路側機２００の第１通信部２１０又は第２通信部２２０が送信した信号（第２の信号）を車載機１００の通信部１０で受信した際の受信信号である。図６（ｃ）に示すように、通信部１０は、受信信号を所定の時間間隔でサンプリングし、サンプリングした波形とレプリカ信号の波形が一致する時刻を受信時刻として測定する。
【００５１】
測位部２０は、車速センサ２１、距離計２２、ジャイロセンサ２３などを備え、車載機１００を搭載した車両の走行速度、走行距離、走行方位などを計測する。なお、測位結果は一旦記憶部３０に記憶する。
【００５２】
記憶部３０は、パイロット信号のレプリカ信号、制御部４０の制御により車載機１００内で処理した処理結果、通信部１０を介して受信した情報、路側機２００の各通信部２１０、２２０の設置位置又は離隔距離等を記憶する。なお、路側機２００に関する情報は、予め記憶部３０で記憶しておく構成でもよく、必要に応じて路側機２００又は路側機２００以外の外部の装置から受信して記憶する構成でもよい。
【００５３】
時刻補正部５０は、路側機２００で計測した車載機１００と路側機２００との間における時刻ずれ（より具体的には、時計１１と時計２１１又は時計２２１との間での時刻の進み度合い又は遅れ度合い、すなわち、基準クロックの誤差）に基づいて、車載機１００の時計１１の時刻ずれを補正する。なお、車載機１００の時計１１と、路側機２００の時計２１１、２２１との間で同じ時刻に同期させる必要はない。
【００５４】
一般的に、車載機１００に搭載されている時計１１の基準クロックは、比較的誤差が大きく、一例としては、１０-5〜１０-6程度の精度を有する。これに対して、路側機２００に備えられた時計２１１、２２１の基準クロックは、路側機２００においては、例えば、ＧＰＳ衛星からのクロックを抽出する方法などを用いることができるため、車載機１００の基準クロックに比べて精度が高く、一例としては、１０-8〜１０-9程度の精度を有することも可能である。また、基準クロックの進み度合い又は遅れ度合いは、時間の経過とともに変化し、あるいは、周囲温度の変化に応じても変動するため、リアルタイムでの補正が必要となる。なお、時刻ずれの算出方法については後述する。
【００５５】
伝搬時間算出部６０は、車載機１００が送信した信号（第１の信号）が路側機２００で受信されるまでの時間と、路側機２００が送信した信号（第２の信号）が車載機１００で受信されるまでの時間との合計である伝搬時間Ｔを算出する。
【００５６】
図７は車載機１００と路側機２００との間の信号の伝搬時間の算出例を示す説明図である。図７に示すように、車載機１００は、時刻ｔａ１において、第１の送信時刻ｔａ１を含む第１の信号を路側機２００へ送信する。路側機２００は、第１の信号を受信し、第１の受信時刻ｔｂ１を算出する。時刻ｔｂ２において、路側機２００が第２の信号を車載機１００へ送信する場合、路側機２００は、第１の受信時刻ｔｂ１から第２の信号の送信時刻である第２の送信時刻ｔｂ２までの時間に関する時間情報を第２の信号に含めて送信する。ここで、時間情報は、第１の受信時刻ｔｂ１及び第２の送信時刻ｔｂ２そのものでもよく、第１の受信時刻ｔｂ１から第２の送信時刻ｔｂ２までの経過時間でもよい。車載機１００は、第２の信号を受信し、第２の受信時刻ｔａ２を算出する。車載機１００は、信号の伝搬時間ＴをＴ＝ｔａ２−ｔａ１−（ｔｂ２−ｔｂ１）により算出する。これにより、車載機１００と路側機２００とで時刻が同期していない場合であっても（例えば、時刻ｔｂ１が車載機１００での時刻ｔｂ１’＋αであり、時刻ｔｂ２が車載機１００での時刻ｔｂ２’＋αであり、時刻の同期ずれαが不明であっても）、時刻の同期ずれ（α）は相殺され、精度高く信号の伝搬時間を求めることができる。
【００５７】
距離算出部７０は、伝搬時間算出部６０で算出した伝搬時間に基づいて、車載機１００の第１通信部２１０及び第２通信部２２０からの距離を算出する。例えば、車載機１００と第１通信部２１０との間の信号の伝搬時間をＴ１とすると、車載機１００がほぼ静止していると見なせる場合には、車載機１００の第１通信部２１０からの距離Ｌ１は、Ｌ１＝ｃ×Ｔ１／２で求めることができる。ここで、ｃは光速である。同様に、車載機１００と第２通信部２２０との間の信号の伝搬時間をＴ２とすると、車載機１００がほぼ静止していると見なせる場合には、車載機１００の第２通信部２２０からの距離Ｌ２は、Ｌ２＝ｃ×Ｔ２／２で求めることができる。
【００５８】
車載機１００が移動している場合には、次のようにして距離を算出することができる。図８は車載機１００が移動している場合の距離の算出例を示す説明図である。図８に示すように、車載機１００を搭載した車両がほぼ直線状の道路を走行しており、路側機２００の第１通信部２１０が道路から所要距離だけ離れた地点に設置されているとする。図８に示すように、車載機１００が第１の送信時刻ｔａ１で第１の信号を送信し、第２の受信時刻ｔａ２で第２の信号を受信したとする。第１の送信時刻ｔａ１での車載機１００の移動方向と第１通信部２１０の方向との角度をθ１、第２の受信時刻ｔａ２での車載機１００の移動方向と第１通信部２１０の方向との角度をθ２、第１の送信時刻ｔａ１から第２の受信時刻ｔａ２までの間に車載機１００が移動した距離をＸ、信号の伝搬速度（光速ｃ）に信号の伝搬時間Ｔ１{＝ｔａ２−ｔａ１−（ｔｂ２−ｔｂ１）}を乗算した信号の伝搬距離をＬ１とすると、第２の受信時刻ｔａ２での車載機１００の第１通信部２１０からの距離Ｙ１は、Ｙ１＝（Ｌ１・ｃｏｓθ１−Ｘ）／（ｃｏｓθ１＋ｃｏｓθ２）により算出することができる。車載機１００の第２通信部２２０からの距離も同様に算出することができる。
【００５９】
なお、車載機１００が第１通信部２１０の方向に向かって走行する場合には、θ１＝θ２＝０とすればよい。すなわち、この場合には、車載機１００の第１通信部２１０又は第２通信部２２０からの距離Ｙ１（又はＹ２）は、信号の伝搬速度に信号の伝搬時間Ｔ１（又はＴ２）を積算した値Ｌ１（又はＬ２）から、移動体の移動距離Ｘを減算した値の２分の１とすることができる。なお、距離Ｙ１、Ｙ２は、第２の受信時点での距離である。これにより、車載機１００が移動している場合において、車載機１００の移動方位にかかわらず、車載機１００の第１通信部２１０及び第２通信部２２０からの距離を精度良く求めることができる。
【００６０】
位置特定部８０は、距離算出部７０で算出した距離に基づいて、車載機１００の位置を特定し、位置情報を生成する。例えば、車載機１００の第１通信部２１０からの距離をＬ１、第２通信部２２０からの距離をＬ２とする。車載機１００の位置は、第１通信部２１０及び第２通信部２２０の位置を中心とした半径がそれぞれＬ１、Ｌ２の円又は球の交点として求めることができる。この場合、車載機１００が走行している道路が分かっている場合には、道路面と上述の円又は球との交点として車載機１００の位置を特定することができる。
【００６１】
次に、車載機１００を搭載した車両が走行する道路の道路形状情報、車載機１００（より正確には通信部１０）の搭載位置の高さ情報などを考慮して車載機１００の位置を特定する例について説明する。
【００６２】
図９は道路形状情報の構造を示す説明図である。図９に示すように、道路形状情報は、道路を複数のノードにより所定の距離（例えば、２０ｍ）の区間に分割し、区間毎の距離、勾配、曲率などの情報により構成されている。道路が直線の場合、道路に沿って１つの直線上にノードが設定され、道路がカーブの場合、道路に沿って複数の直線上にノード（例えば、２つのノード）が設定される。これにより、カーブにより道路が傾斜している場合でも、２つの直線で決定される平面を特定することができる。
【００６３】
道路形状情報は、記憶部３０に予め記憶しておく構成でもよく、あるいは、路側機２００又は外部装置などから受信する構成でもよい。
【００６４】
図１０は車載機１００の位置を特定する例を示す説明図である。この場合、路側機２００の第１通信部２１０及び第２通信部２２０を適長離隔（離隔距離は既知）して設置してある。道路上のある地点Ｐ１において、第１通信部２１０及び第２通信部２２０から第２の信号を受信した場合、車載機１００は、第１通信部２１０からの距離Ｌ１１と第２通信部２２０からの距離Ｌ２１とを算出し、第１通信部２１０及び第２通信部２２０の位置を中心として、半径がＬ１１、Ｌ２１の円又は球の交点Ｐ１を車載機１００の位置として求めることができる。
【００６５】
一方、車載機１００は、車両が走行する道路（リンク：交差点間の道路）の道路形状情報と車載機１００の高さ情報により、車両の仮想的な走行面を特定する。なお、道路が直線道路である場合には、走行面は平面であり、道路がカーブしている場合には、走行面は曲面となる。
【００６６】
車載機１００は、上述の円又は球と走行面と交わる交線を車載機１００の位置として特定する。これにより、２つの第１通信部２１０及び第２通信部２２０を備えるだけで、車載機１００の位置を精度良く特定することが可能となる。
【００６７】
車両がさらに走行を続け、道路上の地点Ｐ２において、第１通信部２１０及び第２通信部２２０から第２の信号を受信した場合、車載機１００は、第１通信部２１０からの距離Ｌ１２と第２通信部２２０からの距離Ｌ２２とを算出し、第１通信部２１０及び第２通信部２２０の位置を中心として、半径がＬ１２、Ｌ２２の円又は球の交点Ｐ２を車載機１００の位置として求めることができる。
【００６８】
一方、車載機１００は、車両が走行する道路（リンク：交差点間の道路）の道路形状情報と車載機１００の高さ情報により、車両の仮想的な走行面を特定する。
【００６９】
車載機１００は、上述の円又は球と走行面と交わる交線を車載機１００の位置として特定する。以降、同様の動作を繰り返すことにより、車載機１００は、第１の信号を送信し、第２の信号を受信する都度、車載機１００の位置を精度良く特定し続けることができる。なお、この場合、走行面の幅は車線幅（複数車線の場合は道路幅）に相当するが、車両は車線のほぼ中央を走行すると考えられるので、走行面の幅方向の誤差は許容できる範囲内である。
【００７０】
これにより、２つの通信部を設置することで車載機１００の位置を高精度に特定することができる。また、道路形状情報に加えて、車載機１００の高さ情報を考慮することにより、さらに精度よく車載機１００の位置を特定することができる。
【００７１】
なお、上述の例で、第１通信部２１０から送信された第２の信号の受信時刻と、第２通信部２２０から送信された第２の信号の受信時刻とが異なる場合には、受信時刻の時間差の間に車載機１００が移動した距離を考慮して、車載機１００の第１通信部２１０からの距離、又は第２通信部２２０からの距離を補正すればよい。
【００７２】
次に、路側機２００について説明する。制御部２３０は、路側機２００全体の動作の制御を行う。
【００７３】
第１通信部２１０は、通信部１０と同様の構成を有し、例えば、ＶＨＦ／ＵＨＦ帯の周波数帯域において、車載機１００との通信を行う通信機能を備える。第１通信部２１０は、基準クロック信号を生成する水晶発振器、基準クロック信号に基づいて動作する時計２１１（あるいは、タイマ又はカウンタでもよい）等の計時機構、変調回路、復調回路などを備え、車載機１００が送信した信号を受信するとともに、所定の信号を車載機１００へ送信する。第１通信部２１０が送信する信号に含まれるデータ構造は、図５に示したとおりであり、車載機１００が送信した信号の受信時刻の算出は、図６の例と同様である。
【００７４】
第２通信部２２０は、第１通信部２１０と同様の構成、機能を有する。
【００７５】
時刻ずれ算出部２４０は、時計２１１及び時計２２１に対して車載機１００の時計１１の進み度合い又は遅れ度合い（計時誤差）を算出する。すなわち、時刻ずれ算出部２４０は、基準クロックの誤差を算出する。制御部２３０は、算出した時刻ずれを第１通信部２１０、第２通信部２２０を通じて車載機１００へ送信する。
【００７６】
以下、時刻ずれの算出方法について説明する。車載機１００（通信部１０）は、車載機１００と路側機２００との間で既知の周波数成分を含む信号（上述の第１の信号でもよく、あるいは、基準クロック補正用の信号でもよい）を路側機２００へ送信する。なお、基準クロック補正用の信号は、基準クロック補正のみに用いる信号に限定されるものではなく、基準クロック補正とその他の用途に用いる信号であってもよい。路側機２００（第１通信部２１０、第２通信部２２０）は、受信した信号の周波数成分を抽出し、抽出した周波数成分と予め既知の周波数成分との差に基づいて、時計１１の計時誤差を計測する。例えば、既知の周波数を１ＧＨｚとし、路側機２００で抽出した周波数成分が１．０００００１ＧＨｚである場合、車載機１００の時計１１は、路側機２００の時計２１１又は時計２２１よりも１ｐｐｍ速いことがわかる。これにより、車載機１００の時計１１と路側機２００の時計２１１、２２１との間の時計（基準クロック）の進み度合い又は遅れ度合いを精度良く計測することができる。
【００７７】
なお、信号に含まれる周波数成分を抽出する方法は、例えば、信号に含まれるガードインターバル内のシンボルの相関度を求めることにより、シンボルのタイミングを検出して周波数を求めることが可能である。
【００７８】
他の算出例として、信号の時間長を用いることもできる。車載機１００（通信部１０）は、車載機１００と路側機２００との間で既知の時間長の信号（上述の第１の信号でもよく、あるいは、基準クロック補正用の信号でもよい）を路側機２００へ送信する。路側機２００（第１通信部２１０、第２通信部２２０）は、受信した信号の時間長を抽出し、抽出した時間長と予め既知の時間長との差に基づいて、時計１１の計時誤差を計測する。例えば、既知の時間長を１０ミリ秒とし、路側機２００で抽出した時間長が１０ナノ秒長い場合、車載機１００の時計１１は、路側機２００の時計２１１又は時計２２１よりも１ｐｐｍ遅いことがわかる。これにより、車載機１００の時計１１と路側機２００の時計２１１、２２１との間の時計（基準クロック）の進み度合い又は遅れ度合いを精度良く計測することができる。
【００７９】
ドップラーシフト量算出部２５０は、車載機１００が高速度で走行している場合、ドップラーシフトの影響による周波数の変動量を算出する。ドップラーシフト量算出部２５０は、車載機１００の移動速度及び移動方位を取得し、取得した移動速度及び移動方位に基づいて信号の周波数を算出する。車載機１００の移動速度及び移動方位は、車載機１００が送信する信号に含めることにより取得すればよい。ドップラーシフトにより算出される周波数ｆは、ｆ≒ｆ０（ｃ＋Ｖ・ｃｏｓθ）／ｃで表わすことができる。ここで、ｆ０は車載機１００が送信する信号に含まれる既知の周波数、Ｖは車載機１００の移動速度、θは車載機１００の移動方向と第１通信部２１０又は第２通信部２２０の方向との角度、ｃは光速である。ここで、θは、車載機１００が第１通信部２１０又は第２通信部２２０に向かう向きを０度とする。
【００８０】
時刻ずれ算出部２４０は、ドップラーシフトによる影響が無視できない場合、ドップラーシフト量算出部２５０で算出した周波数ｆに基づいて、算出した時刻ずれを補償する。すなわち、既知の周波数をｆ０、ドップラーシフトにより算出した周波数をｆ、信号から抽出した周波数をｆ１とすると、ドップラーシフトの影響を相殺した場合の周波数、すなわち、車載機１００が送信した信号に含まれる周波数は、ｆ０×ｆ１／ｆで求めることができ、これに基づいて基準クロックのずれを求めることができる。これにより、車載機１００の移動速度が速い場合であっても、精度よく計時誤差を求めることができる。
【００８１】
記憶部２６０は、パイロット信号のレプリカ信号、制御部２３０の制御により路側機２００内で処理した処理結果、第１通信部２１０及び第２通信部２２０を介して受信した情報、第１通信部２１０及び第２通信部２２０の設置位置又は離隔距離等を記憶する。
【００８２】
次に、車載機１００の動作について説明する。図１１は車載機１００の処理手順を示すフローチャートである。なお、車載機１００の処理は、専用のハードウエア回路で構成してもよく、又は予め処理手順を定めたコンピュータプログラムを実行する構成であってもよい。
【００８３】
制御部４０は、任意のタイミング（車載機１００の位置に関する情報を必要とするタイミング）で第１の信号を路側機２００へ送信し（Ｓ１１）、移動距離を計測し（Ｓ１２）、移動方位を計測する（Ｓ１３）。制御部４０は、路側機２００から第２の信号を受信したか否かを判定し（Ｓ１４）、第２の信号を受信していない場合（Ｓ１４でＮＯ）、ステップＳ１２以降の処理を続ける。
【００８４】
路側機２００から第２の信号を受信した場合（Ｓ１４でＹＥＳ）、すなわち、第１通信部２１０及び第２通信部２２０から信号を受信した場合、制御部４０は、信号に含まれる情報を抽出して、時刻ずれの補正が必要であるか否かを判定する（Ｓ１５）。時刻ずれの補正が必要である場合（Ｓ１５でＹＥＳ）、制御部４０は、路側機２００で計測された時刻ずれに応じて時刻（基準クロック）を補正する（Ｓ１６）。
【００８５】
時刻ずれの補正が必要でない場合（Ｓ１５でＮＯ）、制御部４０は、ステップＳ１６の処理を行わずに、後述のステップＳ１７の処理を行う。制御部４０は、通信部１０から送信した第１の信号が第１通信部２１０で受信されるまでの時間と、第１通信部２１０が送信した第２の信号が通信部１０で受信されるまでの時間との合計である伝播時間を算出する（Ｓ１７）。なお、第２通信部２２０についても、同様に伝搬時間を算出する。制御部４０は、算出した伝搬時間に基づいて、車載機１００の第１通信部２１０及び第２通信部２２０からの距離を算出する（Ｓ１８）。
【００８６】
制御部４０は、算出した距離に基づいて、第１通信部２１０及び第２通信部２２０の位置を中心とした円又は球の交点、車載機１００を搭載した車両が走行する道路形状情報、車載機１００の搭載位置の高さ情報などに基づいて、車載機１００の位置を特定する（Ｓ１９）。制御部４０は、算出した距離、特定した位置などを車載機１００の位置に関する情報として生成する。制御部４０は、処理の終了指示の有無を判定し（Ｓ２０）、終了指示がない場合（Ｓ２０でＮＯ）、ステップＳ１１以降の処理を続け、終了指示がある場合（Ｓ２０でＹＥＳ）、処理を終了する。
【００８７】
実施の形態２
実施の形態１では、車載機１００が第１の信号を路側機２００へ送信し、路側機２００が送信した第２の信号を受信することにより、車載機１００の位置に関する情報を生成する構成であったが、これに限定されるものではなく、路側機が第１の信号を車載機１００へ送信し、車載機１００が送信した第２の信号を路側機で受信して、路側機で車載機１００の位置に関する情報を生成することもできる。
【００８８】
図１２は実施の形態２の路側機３００の構成の一例を示すブロック図である。路側機３００は、時計２１１を備える第１通信部２１０、時計２２１を備える第２通信部２２０、記憶部２６０、制御部２３０、時刻ずれ算出部２４０、ドップラーシフト量算出部２５０、時刻補正部３１０、伝搬時間算出部３２０、距離算出部３３０、位置特定部３４０などを備えている。
【００８９】
時刻補正部３１０、伝搬時間算出部３２０、距離算出部３３０、位置特定部３４０は、それぞれ実施の形態１の車載機１００に備えられた時刻補正部５０、伝搬時間算出部６０、距離算出部７０、位置特定部８０と同様の構成である。従って、実施の形態２においては、車載機１００は、時刻補正部５０、伝搬時間算出部６０、距離算出部７０、位置特定部８０などを備える必要はない。また、第１通信部２１０、第２通信部２２０、記憶部２６０、制御部２３０、時刻ずれ算出部２４０、ドップラーシフト量算出部２５０は、実施の形態１の路側機１００の場合と同様である。
【００９０】
路側機３００（第１通信部２１０、第２通信部２２０）は、所定の信号（第１の信号）を車載機１００へ送信し、車載機１００（通信部１０）が送信した所定の信号（第２の信号）を受信することにより、車載機１００の第１通信部２１０からの距離（距離情報）Ｌ１を算出するとともに、車載機１００の第２通信部２２０からの距離（距離情報）Ｌ２を算出する。路側機３００は、第１通信部２１０及び第２通信部２２０の位置を中心とした半径がＬ１、Ｌ２の円又は球の交点を車載機１００の位置として特定して位置情報を生成する。他の動作は、実施の形態１と同様であるので、説明は省略する。
【００９１】
なお、車載機と路側機との間で所定の信号の送受信を行った上で、車載機の位置を特定する処理を路側機とは別の装置で行う構成でもよい。
【００９２】
実施の形態３
上述の実施の形態１、２において、車載機１００自体にＧＰＳ等による自律的な自車両存在位置計測機能を備える構成とすることもできる。この場合、車載機１００は、近隣を走行する他の車両の車載機との間で、自律的に計測した自車両存在位置を情報交換し合うようにすることができる。車載機１００相互間で、お互いの位置情報を送受信しあうことで、各車両の車載機１００は、自車両の周囲にどれくらいの台数の車両が存在するのか、どの程度接近した位置にいるのか等の情報を把握することができ、運転者の安全運転を支援することが可能になる。
【００９３】
このような装置又はシステムでは、各車両が自律的に認識している自車位置が、所定以上の誤差を有する場合がある。位置情報に所定以上の誤差があると、その位置情報を受信した他の車両が、実際にはある程度離隔しているのにすぐそばに存在すると勘違いする可能性があり、交通の安全性を高めるという目的にそぐわないことがある。そこで、実施の形態１、２において示した路側機２００、３００を配置する構成を採用することで、車載機１００の位置を車載機１００及び路側機３００の両方で特定するとともに、車載機１００が送受信している位置情報を路側機３００が傍受し、路側機３００が把握している車両の存在位置と車載機１００自身が認識する存在位置とが所定以上の誤差を有する場合に、路側機３００がその車載機１００に対して警告情報を送ることができる。
【００９４】
上述の警告情報には、例えば、路側機３００が測位した車両の位置に関する情報や誤差がどの程度であったかを知ることのできる情報を含ませておき、車載機１００自身の有する自律的な測位機能に問題があることを瞬時に把握できるようにしておくことが望ましい。さらに、自律的な測位機能に問題のある車両の周囲を走行する車両の車載機１００に対しても警告情報を送り、車車間通信で送受信される特定の車両の位置情報に誤差があることを知らせることもできる。このように、本発明にあっては、路側機３００による測位を、車両の自律的な測位機能の補完として活用することもできる。
【００９５】
以上説明したように、本発明にあっては、車載機の時刻と路側機の時刻が同じ時刻でない場合（すなわち、時刻の同期がなされていない場合）であっても、車載機と路側機との間で第１の信号及び第２の信号を送受信することにより、時刻の同期ずれを相殺して、車載機の位置に関する情報を精度よく求めることができる。
【００９６】
上述の実施の形態において、車載機が送信した信号を路側機で受信した場合に、受信した信号の送信時刻とその信号の受信時刻との差が所定の閾値より大きい場合には、車載機の時計（基準クロック）が異常であるとして、車載機に対して基準クロック補正用の信号を送信することを促す信号を路側機から送信するように構成することもできる。
【００９７】
上述の実施の形態では、路側機に通信部を含む構成であったが、各通信部を別個の通信装置として構成することもできる。また、路側機の制御部、時刻ずれ算出部、ドップラーシフト量算出部、時刻補正部、伝搬時間算出部、距離算出部、位置特定部、記憶部などをいずれかの通信部内に構成することもできる。また、路側機に代えて、信号制御機などの他の装置を用いることもできる。
【００９８】
上述の実施の形態では、路側機にドップラーシフト量算出部２５０、時刻ずれ算出部２４０を備える構成であったが、これに限定されるものではなく、車載機１００に備える構成とすることもできる。この場合には、車載機１００は、車両の移動速度及び移動方位を取得し、取得した移動速度及び移動方位を記憶しておく。車載機１００は、路側機から計時誤差（例えば、計時用のクロックのずれ、予め既知の周波数又は時間長との差、あるいは周波数又は時間長そのものなど）を受信する。例えば、計時誤差として周波数を用いる場合、車載機１００は、記憶した移動速度及び移動方位に基づいて信号のドップラーシフト量（周波数）を算出する。ドップラーシフトにより算出される周波数ｆは、ｆ≒ｆ０（ｃ＋Ｖ・ｃｏｓθ）／ｃで表わすことができる。ここで、ｆ０は車載機１００が送信する信号に含まれる既知の周波数、Ｖは車載機１００の移動速度、θは車載機１００の移動方向と第１通信部２１０又は第２通信部２２０の方向との角度、ｃは光速である。θは、車載機１００が第１通信部２１０又は第２通信部２２０に向かう向きを０度とする。車載機１００は、路側機から受信した周波数と算出した周波数とに基づいて、ドップラーシフト量を相殺すべく計時誤差を補償する。これにより、移動体の移動速度が速い場合であっても、精度よく計時誤差を求めることができる。
【００９９】
本発明によれば、車載機の位置を精度良く求めることができるので、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。
【０１００】
上述の実施の形態では、時刻ずれを算出し、時刻ずれを補正する構成であったが、これに限定されるものではなく、計時手段としては時計の他に、タイマ又はカウンタ等で構成することもでき、これらの計数値のずれを算出し、計数値ずれを補正する構成とすることもできる。すなわち、時刻ずれには、これらの計数値のずれも含む。
【０１０１】
上述の実施の形態では、車載機を例に挙げて説明したが、車載機に限定されるものではなく、歩行者等の移動する人が携帯する携帯通信装置（例えば、携帯電話、通信機能を有するＰＤＡ又は音楽・動画再生装置、ノート型パーソナルコンピュータ等）であってもよい。
【０１０２】
上述の実施の形態では、路側機には２つの通信部を備える構成であったが、これに限定されるものではなく、通信部の数は、３、４などであってもよい。これにより車載機と各通信部間の距離差による複数の回転双曲面を特定し、車載機の位置を回転双曲面の交点として求めることができる。
【０１０３】
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】
【０１０４】
【図１】本発明に係る位置情報生成システムの構成の一例を示す模式図である。
【図２】車載機の構成の一例を示すブロック図である。
【図３】路側機の構成の一例を示すブロック図である。
【図４】車載機が送信する信号に含まれるデータ構造の例を示す説明図である。
【図５】路側機が送信する信号に含まれるデータ構造の例を示す説明図である。
【図６】信号の受信時刻の算出例を示す説明図である。
【図７】車載機と路側機との間の信号の伝搬時間の算出例を示す説明図である。
【図８】車載機が移動している場合の距離の算出例を示す説明図である。
【図９】道路形状情報の構造を示す説明図である。
【図１０】車載機の位置を特定する例を示す説明図である。
【図１１】車載機の処理手順を示すフローチャートである。
【図１２】実施の形態２の路側機の構成の一例を示すブロック図である。
【符号の説明】
【０１０５】
１０  通信部
１１  時計
２０  測位部
２１  車速センサ
２２  距離計
２３  ジャイロセンサ
３０、２６０  記憶部
４０、２３０  制御部
５０、３１０  時刻補正部
６０、３２０  伝搬時間算出部
７０、３３０  距離算出部
８０、３４０  位置特定部
１００  車載機
２００、３００  路側機
２１０  第１通信部
２２０  第２通信部
２１１、２２１  時計
２４０  時刻ずれ算出部
２５０  ドップラーシフト量算出部
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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