(57)【要約】【課題】道路を走行する車両の速度を正確に検知することができる車両速度検知システム、速度検知装置及び車載機を提供する。【解決手段】車載機３０は、任意の地点で測定用の信号（キャリア周波数ｆ０）を各受信部２１、２２へ送信する。路側機２０は、受信した信号の到達時間差を算出する。また、路側機２０は、各受信部２１、２２で受信した信号のキャリア周波数ｆ１、ｆ２を検出する。路側機２０は、信号の到達時間差及び道路形状情報などにより車載機３０の位置情報を生成し、生成した位置情報と道路形状情報により車載機３０の走行方向を算出する。路側機２０は、車載機３０の走行方位、車載機３０から各受信部２１、２２への方向とのなす角度を算出し、算出した角度に基づいて、車両の速度Ｖを検知する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車載機と、該車載機が送信した所定の周波数帯の信号を受信する２つ以上の受信部を有する路側機とを備える車両速度検知システムにおいて、
前記路側機は、
各受信部の受信地点情報及び道路形状に関する道路形状情報を記憶するための記憶手段と、
車載機の位置情報を生成する位置情報生成手段と、
各受信部で受信した信号の周波数を検出する周波数検出手段と、
前記受信地点情報、道路形状情報、車載機の位置情報及び前記周波数検出手段で検出した周波数に基づいて車両の速度を検知する速度検知手段と
を備えることを特徴とする車両速度検知システム。
【請求項２】
前記路側機は、
車載機が送信した信号の各受信部への到達時間差を算出する到達時間差算出手段を備え、
前記位置情報生成手段は、
前記到達時間差算出手段で算出した到達時間差、各受信地点情報及び道路形状情報に基づいて、車載機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１に記載の車両速度検知システム。
【請求項３】
前記路側機は、
前記位置情報生成手段で生成した位置情報及び前記道路形状情報に基づいて、車載機の走行方向を算出する走行方向算出手段と、
前記走行方向算出手段で算出した走行方向と車載機から前記受信部への方向とのなす角度を算出する角度算出手段と
を備え、
前記速度検知手段は、
前記角度算出手段で算出した角度に基づいて、車両の速度を検知するように構成してあることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車両速度検知システム。
【請求項４】
前記車載機は、
搭載位置の高さ情報を信号に含めて送信するように構成してあり、
前記路側機は、
前記高さ情報を受信するように構成してあり、
前記速度検知手段は、
前記高さ情報に基づいて、車両の速度を検知するように構成してあ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つに記載の車両速度検知システム。
【請求項５】
前記車載機は、
個別の識別情報を信号に含めて送信するように構成してあり、
前記路側機は、
前記識別情報を受信するように構成してあり、
前記速度検知手段は、
同一識別情報の信号の周波数に基づいて、車両の速度を検知するように構成してあることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１つに記載の車両速度検知システム。
【請求項６】
前記車載機は、
車両が所定の領域内に存在する場合のみ有効な識別情報を取得する識別情報取得手段を備え、
該識別情報取得手段で取得した識別情報を信号に含めて送信するようにしてあることを特徴とする請求項５に記載の車両速度検知システム。
【請求項７】
車両が所定の領域内に存在することを感知する感知機を備え、
該感知機は、
車両が所定の領域内に存在する場合のみ有効な識別情報を車載機へ送信する送信手段を備えることを特徴とする請求項６に記載の車両速度検知システム。
【請求項８】
前記感知機は、
車両が前記領域外へ移動した場合、又は車両を感知した後所定時間が経過した場合、前記識別情報を無効にする無効手段を備えることを特徴とする請求項７に記載の車両速度検知システム。
【請求項９】
前記車載機は、
車両が停止していることを示す停止情報を信号に含めて送信するように構成してあり、
前記路側機は、
前記停止情報を受信するように構成してあり、
各受信部で受信時点を計時する計時手段と、
前記停止情報を受信した場合、車載機の位置情報及び信号の各受信部への到達時間差に基づいて、各計時手段での計時を同期させる同期手段と
を備えることを特徴とする請求項２乃至請求項８のいずれか１つに記載の車両速度検知システム。
【請求項１０】
所定の周波数帯の信号を受信する２つ以上の受信部を備え、受信した信号に基づいて車両の速度を検知する速度検知装置において、
各受信部の受信地点情報及び道路形状に関する道路形状情報を記憶するための記憶手段と、
信号を送信した車載機の位置情報を生成する位置情報生成手段と、
各受信部で受信した信号の周波数を検出する周波数検出手段と、
前記受信地点情報、道路形状情報、車載機の位置情報及び前記周波数検出手段で検出した周波数に基づいて車両の速度を検知する速度検知手段と
を備えることを特徴とする速度検知装置。
【請求項１１】
所定の周波数帯の信号を送信する車載機において、
搭載位置の高さ情報、個別の識別情報及び車両が停止していることを示す停止情報の少なくとも１つを信号に含めて送信するように構成してあることを特徴とする車載機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、道路を走行する車両の速度を高精度に検知することができる車両速度検知システム、該車両速度検知システムを構成する速度検知装置及び車載機に関する。
【背景技術】
【０００２】
道路を走行する車両の速度を地上系の装置（例えば、路側機）で検知する方法として、路側機から車両に対して信号（例えば、超音波）を送信し、反射した信号を受信し、送信信号と受信信号の周波数の差を算出して、車両の速度を検知するものがある。これは、高速度で走行する車両ほど、ドップラー効果による周波数シフトが大きくなる原理を利用するものである（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、他の方法としては、車両から信号を送信し、３つの無線機（受信部）で車両が送信した信号を受信し、それぞれの受信部で受信した信号の周波数差に基づいて、車両の速度を検知するものもある。
【特許文献１】特開昭６１−２９４３８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の方法で利用されているドップラー効果は、車両と路側機とを結ぶ直線上において生じるものであり、例えば、車両の走行方向（速度の方向）と車両から見た路側機の方向が異なる場合には、車両の速度のうち路側機の方向の成分のみに発生する。従って、車両と路側機との相対的向きが車両の走行方向と一致している場合にのみ車両の速度を検知することができるだけであって、車両の向きと車両から見た路側機の方向との相対的な角度が分からないと正確な速度を求めることができない。
【０００５】
また、３つの受信部を用いる方法では、車両と各受信部との方向ごとに算出した速度を合成する必要があり、また、車両の速度を測定する測定領域を多数設ける場合には、多くの受信部を設置する必要があるため、少ない受信部で精度良く車両の速度を検知できるシステムが望まれていた。
【０００６】
本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであり、少ない受信部で道路を走行する車両の速度を正確に検知することができる車両速度検知システム、該車両速度検知システムを構成する速度検知装置及び車載機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】
【０００７】
第１発明に係る車両速度検知システムは、車載機と、該車載機が送信した所定の周波数帯の信号を受信する２つ以上の受信部を有する路側機とを備える車両速度検知システムにおいて、前記路側機は、各受信部の受信地点情報及び道路形状に関する道路形状情報を記憶するための記憶手段と、車載機の位置情報を生成する位置情報生成手段と、各受信部で受信した信号の周波数を検出する周波数検出手段と、前記受信地点情報、道路形状情報、車載機の位置情報及び前記周波数検出手段で検出した周波数に基づいて車両の速度を検知する速度検知手段とを備えることを特徴とする。
【０００８】
第２発明に係る車両速度検知システムは、第１発明において、前記路側機は、車載機が送信した信号の各受信部への到達時間差を算出する到達時間差算出手段を備え、前記位置情報生成手段は、前記到達時間差算出手段で算出した到達時間差、各受信地点情報及び道路形状情報に基づいて、車載機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。
【０００９】
第３発明に係る車両速度検知システムは、第１発明又は第２発明において、前記路側機は、前記位置情報生成手段で生成した位置情報及び前記道路形状情報に基づいて、車載機の走行方向を算出する走行方向算出手段と、前記走行方向算出手段で算出した走行方向と車載機から前記受信部への方向とのなす角度を算出する角度算出手段とを備え、前記速度検知手段は、前記角度算出手段で算出した角度に基づいて、車両の速度を検知するように構成してあることを特徴とする。
【００１０】
第４発明に係る車両速度検知システムは、第１発明乃至第３発明のいずれか１つにおいて、前記車載機は、搭載位置の高さ情報を信号に含めて送信するように構成してあり、前記路側機は、前記高さ情報を受信するように構成してあり、前記速度検知手段は、前記高さ情報に基づいて、車両の速度を検知するように構成してあることを特徴とする。
【００１１】
第５発明に係る車両速度検知システムは、第１発明乃至第４発明のいずれか１つにおいて、前記車載機は、個別の識別情報を信号に含めて送信するように構成してあり、前記路側機は、前記識別情報を受信するように構成してあり、前記速度検知手段は、同一識別情報の信号の周波数に基づいて、車両の速度を検知するように構成してあることを特徴とする。
【００１２】
第６発明に係る車両速度検知システムは、第５発明において、前記車載機は、車両が所定の領域内に存在する場合のみ有効な識別情報を取得する識別情報取得手段を備え、該識別情報取得手段で取得した識別情報を信号に含めて送信するようにしてあることを特徴とする。
【００１３】
第７発明に係る車両速度検知システムは、第６発明において、車両が所定の領域内に存在することを感知する感知機を備え、該感知機は、車両が所定の領域内に存在する場合のみ有効な識別情報を車載機へ送信する送信手段を備えることを特徴とする。
【００１４】
第８発明に係る車両速度検知システムは、第７発明において、前記感知機は、車両が前記領域外へ移動した場合、又は車両を感知した後所定時間が経過した場合、前記識別情報を無効にする無効手段を備えることを特徴とする。
【００１５】
第９発明に係る車両速度検知システムは、第２発明乃至第８発明のいずれか１つにおいて、前記車載機は、車両が停止していることを示す停止情報を信号に含めて送信するように構成してあり、前記路側機は、前記停止情報を受信するように構成してあり、各受信部で受信時点を計時する計時手段と、前記停止情報を受信した場合、車載機の位置情報及び信号の各受信部への到達時間差に基づいて、各計時手段での計時を同期させる同期手段とを備えることを特徴とする。
【００１６】
第１０発明に係る速度検知装置は、所定の周波数帯の信号を受信する２つ以上の受信部を備え、受信した信号に基づいて車両の速度を検知する速度検知装置において、各受信部の受信地点情報及び道路形状に関する道路形状情報を記憶するための記憶手段と、信号を送信した車載機の位置情報を生成する位置情報生成手段と、各受信部で受信した信号の周波数を検出する周波数検出手段と、前記受信地点情報、道路形状情報、車載機の位置情報及び前記周波数検出手段で検出した周波数に基づいて車両の速度を検知する速度検知手段とを備えることを特徴とする。
【００１７】
第１１発明に係る車載機は、所定の周波数帯の信号を送信する車載機において、搭載位置の高さ情報、個別の識別情報及び車両が停止していることを示す停止情報の少なくとも１つを信号に含めて送信するように構成してあることを特徴とする。
【００１８】
第１発明及び第１０発明にあっては、路側機（速度検知装置を含む）は、車載機が送信した信号（測定用の信号で所定の周波数帯、例えば、周波数ｆ０を有する）を２つ以上（例えば、２つ）の受信部で受信する。なお、各受信部それぞれは異なる受信地点に設けてある。路側機は、各受信部で受信した信号の周波数（例えば、ｆ１、ｆ２）を検出する。なお、周波数の逆数である信号の波長も周波数と同等のものである。路側機は、車載機の位置情報を生成する。車載機の位置情報は、例えば、各受信部の受信地点情報、各受信部で受信した信号の到達時間差、車両が走行する道路形状情報などに基づいて生成することができる。あるいは、車載機の位置情報は、車両の通過地点情報とその地点からの走行履歴などに基づいて生成することもできる。道路形状情報は、例えば、道路を１又は複数の適長の区間に分割した各区間についての距離、勾配又は曲率などの情報を含む。道路形状情報により、車両が走行する走行面を特定することができる。
【００１９】
路側機は、各受信部の受信地点情報、道路形状情報、車載機の位置情報及び検出した周波数などに基づいて車両の速度を検知する。この場合、路側機は、生成した位置情報及び道路形状情報に基づいて、車載機の走行方向を算出する。路側機は、算出した走行方向と車載機から各受信部への方向とのなす角度を算出し、算出した角度に基づいて、車両の速度を検知する。これにより、少ない（例えば、２つの）受信部で走行する車両の速度を正確に検知することができる。
【００２０】
第２発明にあっては、路側機は、各受信部で受信した信号の到達時間差を算出する。路側機は、各受信部の受信地点情報、道路形状情報及び算出した到達時間差に基づいて、車載機の位置情報を生成する。例えば、車載機が送信した信号が一方の受信部に到達した時点（受信した時点）と他方の受信部に到達した時点（受信した時点）との到達時間差に信号の伝播速度を積算すれば一方の受信部からの距離と他方の受信部からの距離との距離差が求められる。すなわち、車載機、各受信部の高さが一致している場合（例えば、路面からの高さとして、１ｍ、１．５ｍなど）、車載機の位置は、各受信部の位置を焦点とする回転双曲面上にある。また、車載機は、道路形状情報で特定される走行面上に存在すると考えられるので、車載機に位置は走行面と回転双曲面との交線上として求めることができる。これにより、精度良く車載機の位置を求めることができる。
【００２１】
第３発明にあっては、路側機は、車載機の位置情報と道路形状情報に基づいて、車両の走行方位を算出することができる。また、車載機の位置情報と受信地点情報とに基づいて、車載機から見た各受信部の方向を特定することができ、車両の走行方向と各受信部の方向とのなす角度θ１、θ２を求めることができる。路側機は、信号の元の周波数ｆ０と検出した周波数ｆ１、ｆ２、車両の走行方向と各受信部の方向とのなす角度θ１、θ２により車両の速度を求めることができる。これにより、少ない（例えば、２つの）受信部で走行する車両の速度を正確に検知することができる。
【００２２】
第４発明にあっては、車載機は、搭載位置の高さ情報を信号に含めて送信する。路側機は、受信した高さ情報に基づいて、車両の速度を検知する。これにより、車載機の位置をさらに精度良く求めることができ、検知する車両の速度の精度が向上する。
【００２３】
第５発明にあっては、車載機は、個別の識別情報（他の車載機から識別するための識別情報）を信号に含めて送信する。路側機は、受信した識別情報が同じ信号の周波数に基づいて、車両の速度を検知する。これにより、信号を送信する車載機が同時に多数存在する場合であっても、個々の車載機を識別して各車両の速度を検知することができる。
【００２４】
第６発明にあっては、車載機は、車両が所定の領域（例えば、車両速度を測定する領域）内に存在する場合のみ有効な識別情報（例えば、暫定ＩＤ）を取得し、取得した識別情報を信号に含めて送信する。車載機の識別に所定の領域内でのみ有効な暫定的な識別情報を用いることにより、すべての車載機に固有の識別情報を予め設定しておくという非現実的な処置を行う必要がなく、また、一旦設定された固有の識別情報が盗用されるなどのセキュリティ面における脆弱性も回避することが可能となる。
【００２５】
第７発明にあっては、車載機の通過を感知することができる感知機は、車載機が所定の領域内に存在すると判定した場合、所定の領域内でのみ有効な識別情報（例えば、暫定ＩＤ）を車載機へ送信する。車載機は、識別情報を取得し、取得した識別情報を信号に含めて送信する。これにより、すべての車載機に固有の識別情報を予め設定しておくという非現実的な処置を行う必要がなく、また、一旦設定された固有の識別情報が盗用されるなどのセキュリティ面における脆弱性も回避することが可能となる。
【００２６】
第８発明にあっては、感知機は、車両が所定の領域外へ移動した場合、又は車両を感知した後所定時間が経過した場合、識別情報を無効にする。これにより、路側機は、必要な車載機に対してだけ速度検知処理を行えばよく、路側機での不要な処理を低減することができる。また、識別情報が無効になった場合に、車載機からの信号の送信を停止させることで、車載機からの信号が不用意に送信されることを防止して通信トラフィック量を低減することができる。
【００２７】
第９発明にあっては、車載機は、車両が停止していることを示す停止情報を信号に含めて送信する。路側機は、停止情報を受信した場合、車載機の位置情報及び信号の各受信部への到達時間差に基づいて、各受信部での計時を同期させる。例えば、車載機の位置と２つの受信部の受信地点との距離により２つの受信部の到達時間差が３００ｎｓである場合に、実際に受信した信号の到達時間差が３５０ｎｓであるときは、一方の受信部の時刻が５０ｎｓずれていることが判明する。一方の受信部の時刻を５０ｎｓだけ補正することで両受信部の時刻を一致（同期）させることができる。これにより、車載機が送信した信号の到達時間差を精度良く算出することができ、自車位置を精度良く特定することができる。
【００２８】
第１１発明にあっては、車載機は、搭載位置の高さ情報、個別の識別情報及び車両が停止していることを示す停止情報の少なくとも１つを信号に含めて送信する。これにより、路側機は、所要の情報を取得することができる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明にあっては、少ない（例えば、２つの）受信部で走行する車両の速度を正確に検知することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
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は本発明に係る車両速度検知システムの概要を示す模式図である。本発明に係る車両速度検知システムは、特に、路車間通信システムとして実現することができ、車両に搭載された車載機３０、車載機３０が送信する測定用の信号を受信する第１受信部２１、第２受信部２２（少なくとも２つの受信部）を有する路側機（速度検知装置）２０などを備えている。図１に示すように、路側機２０の各受信部２１、２２は、道路付近の所定の位置に離隔して設置されている。
【００３１】
本発明に係る車両速度検知システムでは、車載機３０は、測定領域Ｍ内の任意の地点で測定用の信号（所定のキャリア周波数ｆ０を有する）を各受信部２１、２２へ送信する。路側機２０は、各受信部２１、２２で測定用の信号を受信し、受信した信号の到達時間差（受信時間差）を算出する。また、路側機２０は、各受信部２１、２２で受信した信号のキャリア周波数ｆ１、ｆ２を検出する。なお、周波数に代えて信号の波長でもよい。両者は同等のものである。
【００３２】
路側機２０は、予め各受信部２１、２２の設置位置、すなわち、信号の受信地点情報を記憶してあるとともに、測定領域Ｍ内の道路の形状に関する道路形状情報（詳細は後述）を記憶してある。路側機２０は、後述するように車載機３０の位置情報を生成し、生成した位置情報と道路形状情報により車載機３０の走行方向を推定する。路側機２０は、車載機３０の走行方位、車載機３０から各受信部２１、２２への方向とのなす角度を算出し、算出した角度に基づいて、車両の速度Ｖを検知する。路側機２０は、車載機３０から信号を受信する都度、車両の速度検知処理を繰り返す。なお、図１は模式的に示したものであり、道路形状、受信部２１、２２の設置位置は一例であって、これに限定されるものではない。
【００３３】
図２は本発明に係る車両速度検知システムの構成を示すブロック図である。車載機３０は、光ビーコン、電波ビーコン、ＤＳＲＣなどの路側装置との通信機能を有する第１通信部３１、路側機２０との通信機能を有する第２通信部３２、車載機３０の動作を制御する制御部３３、記憶部３４、表示部３５、操作部３６、ＧＰＳ（Global Positioning System）受信機能を有するＧＰＳ受信部３７、車輪速センサ、ジャイロセンサ、加速度センサ等の車載センサを備えるセンサ部３８、ナビゲーション部３９などを備えている。
【００３４】
第２通信部３２は、例えば、ＶＨＦ／ＵＨＦ帯の周波数帯域の電波を路側機２０に対して送信する。第２通信部３２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、タイマ、又はカウンタ等の計時機構、搬送波生成回路、変調回路等（不図示）を備え、基準クロック信号に基づいて所定の信号（例えば、周波数が１０ｋＨｚ程度の矩形波信号）を生成する。第２通信部３２は、生成した信号に基づいて搬送波（例えば、周波数が１００ＭＨｚ程度、２００ＭＨｚ程度、あるいは７００ＭＨｚ程度など）を周波数変調し、アンテナ（不図示）を通じて変調後の搬送波を送信する。
【００３５】
また、第２通信部３２は、復調回路を備え、路側機２０が送信した電波を受信し、受信した電波を復調して元の信号を抽出する。なお、車載機３０が使用する周波数帯域は、一例であって、ＶＨＦ／ＵＨＦ帯に限定されるものではなく、他の周波数帯域でもよい。例えば、自動車専用として割り当てられている５．８ＧＨｚ帯を使用してもよく、また、携帯電話、ＰＨＳ等で使用する周波数帯域を使用することも可能である。
【００３６】
表示部３５は、ヘッドアップディスプレイ、カーナビゲーションシステム又は監視モニタなどの液晶表示パネルであり、運転者に対して、各種交通情報を表示することができる。例えば、車両が安全に走行できない場合の警告等を表示する。
【００３７】
操作部３６は、各種操作パネルを備え、運転者と車載機３０とのユーザインタフェースとして機能する。例えば、操作部３６は、運転者の操作により車載機３０の動作の開始又は停止の操作を受け付ける。
【００３８】
ＧＰＳ受信部３７は、ＤＧＰＳ（ディファレンシャルＧＰＳ）又はＲＴＫ−ＧＰＳ(Real-Time KinematicＧＰＳ)などのＧＰＳ受信機能を備え、複数のＧＰＳを含むＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）衛星からの電波を随時繰り返し受信し、自車位置を測定する。これにより、車載機３０は、任意の地点での自車の位置情報（通過地点情報）を取得することができる。
【００３９】
ナビゲーション部３９は、地図データベース等を内蔵し、ＧＰＳ受信部３７からの情報、センサ部３８からの情報に基づいて、自車の走行履歴（例えば、時刻とともに記録された走行距離、走行方位、走行速度、加減速度など）を記憶している。
【００４０】
記憶部３４は、第１通信部３１、第２通信部３２を通じて受信した情報を記憶する。また、記憶部３４は、車載機３０の搭載位置の高さ情報などを記憶する。
【００４１】
路側機２０は、車載機３０が送信した測定用の信号を受信する第１受信部２１、第２受信部２２、車載機３０へ測定結果を送信する送信部２３、路側機２０全体の動作を制御する制御部２４、所定の情報を記憶する記憶部２５などを備えている。
【００４２】
第１受信部２１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、タイマ、又はカウンタ等の計時機構、復調回路などを備え、車載機３０が送信した電波を受信し、受信した電波を復調して元の信号を抽出する。第１受信部２１は、抽出した信号に基づいて、信号の受信時点を算出し、算出した受信時点を制御部２４へ出力する。なお、所定の時間内に、複数回にわたって受信時点を算出した上で、これらの平均値又は中央値等を用いることもできる。このような方法によれば、ノイズ等による影響を低減し、安定した受信時点を得ることができる。なお、信号の受信時点の算出は、信号波形の立ち上がり部分のみならず、立ち下り部分で算出することもできる。また、第１受信部２１は、受信した信号からキャリア周波数を検出し、検出したキャリア周波数を制御部２４へ出力する。
【００４３】
第２受信部２２は、第１受信部２１と同様の構成を有し、車載機３０が送信した電波を復調して元の信号を抽出し、抽出した信号に基づいて、信号の受信時点を算出し、算出した受信時点を制御部２４へ出力する。また、第２受信部２２は、受信した信号からキャリア周波数を検出し、検出したキャリア周波数を制御部２４へ出力する。
【００４４】
記憶部２５は、第１受信部２１、第２受信部２２の設置地点の情報である受信地点情報、測定領域Ｍ内の道路の形状に関する道路形状情報、車載機３０が送信する信号のキャリア周波数などを記憶している。また、記憶部２５は、第１受信部２１、第２受信部２２で受信した情報、制御部２４で行った処理結果などを記憶している。
【００４５】
また、第１受信部２１は、制御部２４の指令又は所定の時間間隔により、基準クロック信号を第２受信部２２へ送信する。第２受信部２２は、送信された基準クロック信号及び第１受信部２１から第２受信部２２までの基準クロック信号の伝播時間に基づいて、時計、タイマ、又はカウンタ等の計時機構を補正する。これにより、各受信部２１、２２における時刻を一致（同期）させる。
【００４６】
制御部２４は、各受信部２１、２２で算出した信号の受信時点に基づいて、各受信部２１、２２での信号の到達時間差ΔＴ（受信時間差）を算出する。制御部２４は、算出した到達時間差ΔＴ、各受信部２１、２２の受信地点情報及び道路形状情報に基づいて、車載機３０の位置情報を生成する。
【００４７】
送信部２３は、例えば、ＶＨＦ／ＵＨＦ帯の周波数帯域の電波を車載機３０に対して送信する。送信部２３は、基準クロック信号を生成する水晶発振器、搬送波生成回路、変調回路等（不図示）を備え、基準クロック信号に基づいて所定の信号（例えば、周波数が１０ｋＨｚ程度の矩形波信号）を生成する。送信部２３は、制御部２４の制御のもと、生成した信号に基づいて搬送波（例えば、周波数が１００ＭＨｚ程度、２００ＭＨｚ程度、あるいは７００ＭＨｚ程度など）を周波数変調し、アンテナ（不図示）を通じて変調後の搬送波を送信する。なお、路側機２０が使用する周波数帯域は、一例であって、ＶＨＦ／ＵＨＦ帯に限定されるものではなく、他の周波数帯域でもよい。例えば、自動車専用として割り当てられている５．８ＧＨｚ帯を使用してもよく、また、携帯電話、ＰＨＳ等で使用する周波数帯域を使用することも可能である。
【００４８】
図３は信号の到達時間差ΔＴの算出例を示す説明図である。図３は、車載機３０が送信した信号を第１受信部２１、第２受信部２２で受信した信号波形を模式的に示すものである。例えば、車載機３０から第１受信部２１までの距離が、車載機３０から第２受信部２２までの距離より短いとすると、図３に示すように、車載機３０が送信した信号は、第１受信部２１に先に到達し、第２受信部２２にはΔＴだけ遅れて信号が到達する。以下、到達時間差ΔＴに基づいて、車載機３０の位置を算出する方法について説明する。
【００４９】
図４は信号の到達時間差ΔＴに基づいて車載機３０の位置の特定方法の概念を示す説明図である。図４に示すように、まず、車両位置は、第１受信部２１及び第２受信部２２の位置（受信地点情報）を焦点とし、第１受信部２１及び第２受信部２２から車載機３０までの各信号の到達時間差ΔＴに光速を積算した距離が等しい回転双曲面Ｗ上に存在する。路側機２０は、次に回転双曲面Ｗ上のどこに車両位置が存在するかを求める。
【００５０】
路側機２０は、記憶してある測定領域Ｍ内の道路形状情報から、回転双曲面Ｗの近傍の道路形状情報で特定される走行面と回転双曲面Ｗとの交線を車載機３０（車両）の位置として求めることができる。この場合、交線の長さは、走行面の道路幅方向の長さに略等しい値となるが、実際には、車両は車線又は道路のほぼ真ん中を走行すると考えられるので、走行面の幅方向の略中央の位置を車両の位置Ｓとして特定して差し支えない。なお、図４では走行面を矩形状の平面で表しているが、走行面の形状は、これに限定されるものではなく、また、平面状であるとも限らない。
【００５１】
図５は道路形状情報の構造を示す説明図である。図５に示すように、道路形状情報は、測定領域Ｍ内の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。
【００５２】
なお、車両の位置は、車載機３０から送信した信号の各受信部２１、２２での到達時間差ΔＴにより求める方法に限定されるものではなく、他の方法により求めることもできる。
【００５３】
図６は車両の通過地点からの走行履歴に基づいて車載機３０の位置の特定方法の概念を示す説明図である。図６において、通過地点情報は地点Ｒの位置情報であり、例えば、光ビーコン１０との通信地点の位置情報とすることができる。この場合、車載機３０は、通過地点情報を路側機２０へ送信する。あるいは、光ビーコン１０から通過地点情報を路側機２０へ送信してもよい。車載機３０は、測定地点（地点Ｓ）で測定用の信号を送信する場合、通過地点からの走行履歴（例えば、速度と経過時間など）に関する情報も路側機２０へ送信する。路側機２０は、通過地点情報と車載機３０の走行履歴に基づいて、車載機３０の位置を求めることができる。これにより、精度良く車載機３０の位置を求めることができる。
【００５４】
なお、光ビーコン１０を用いる代わりに、車載機３０のＧＰＳ、ナビゲーションシステム等で車両の位置を取得し、取得した位置情報を路側機２０へ送信することもできる。路側機２０は、車載機３０から送信される位置情報と走行履歴により車両の位置を求めることもできる。
【００５５】
車載機３０は、車両が停止していることを示す停止情報を信号に含めて送信することができる。路側機２０は、停止情報を受信した場合、車載機３０の位置情報及び信号の各受信部２１、２２への到達時間差ΔＴに基づいて、各受信部２１、２２での計時を同期させる。例えば、車載機３０の位置と２つの受信部２１、２２の受信地点との距離により２つの各受信部２１、２２での到達時間差ΔＴが３００ｎｓである場合に、実際に受信した信号の到達時間差ΔＴが３５０ｎｓであるときは、例えば、第１受信部２１の時刻が５０ｎｓずれていることが判明する。第１受信部２１の時刻を５０ｎｓだけ補正することで両受信部２１、２２の時刻を一致（同期）させることができる。これにより、車載機３０が送信した信号の到達時間差ΔＴを精度良く算出することができ、自車位置を精度良く特定することができる。
【００５６】
図７は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に示すように、車載機３０が送信する信号は、例えば、測定用信号として使用するプリアンブルとデータ領域とで構成され、データ領域には、測定要求を示す測定要求フラグ、個々の車載機３０を識別するための暫定ＩＤの他、車載機３０の搭載位置の高さ情報、車両が停止していることを示す停止情報（いずれも不図示）などの情報を含む。
【００５７】
なお、車載機３０は暫定ＩＤを以下のようにして取得することができる。例えば、光ビーコン１０が、車載機３０からアップリンク情報を受信した場合、ダウンリンクの切替を行い、その車載機３０に対して付与する暫定ＩＤを含むダウンリンク切替後のダウンリンク情報を車載機３０に対して送信する。なお、暫定ＩＤは、光ビーコン１０から送信することもできるが、路側機２０、他の無線機などから送信するようにすることもできる。
【００５８】
路側機２０は、車載機３０から送信された信号に暫定ＩＤが含まれている場合にのみ車両の速度を検知するようにすれば、路側機２０は、必要な車載機３０に対してだけ速度検知処理を行えばよく、路側機２０での不要な処理を低減することができる。また、暫定ＩＤが含まれていない場合（例えば、車両が測定領域Ｍ外へ移動した場合、又は車両を感知した後所定時間が経過した場合等により暫定ＩＤが無効になったとき）に、車載機３０は信号の送信を停止させることで、車載機３０からの信号が不用意に送信されることを防止して通信トラフィック量を低減することができる。
【００５９】
また、路側機２０は、同じ暫定ＩＤ（識別情報）の信号の周波数に基づいて、車両の速度を検知する。これにより、信号を送信する車載機３０が同時に多数存在する場合であっても、個々の車載機３０を識別して各車両の速度を検知することができる。
【００６０】
車載機３０が取得した暫定ＩＤの無効化は以下のように行うことができる。すなわち、車載機３０は、暫定ＩＤを取得した後、所定時間経過したか否かを判定し、所定時間経過した場合、暫定ＩＤを無効化する。所定時間は、車載機３０が測定領域Ｍに存在するか否かを判定するために予め設定したものであり、測定領域Ｍの道路上の距離、車両の平均速度などに応じて決定することができる。
【００６１】
なお、測定領域Ｍ内に存在するか否かは、所定時間の経過により判定する方式に限定されるものではない。例えば、光ビーコン１０との通信地点からの走行距離を時々刻々の車両位置から算出し、その走行距離が通信地点から測定領域Ｍの終端（例えば、停止線、交差点から２００ｍ超えた地点など）までの距離を越えたか否かで判定することもできる。また、車両の位置が測定領域Ｍの終端の位置に一致したか否かで判定することもできる。また、測定領域Ｍの終端に設置された光ビーコン１０を通過したか否かで判定することもできる。さらに、光ビーコン１０との送受信による判定だけでなく、車載機３０から受信した信号に基づいて測定した車載機３０の位置と測定領域Ｍとを比較して、路側機２０で車載機３０が測定領域Ｍ内に存在するか否かを判定することもできる。
【００６２】
車載機３０の識別に所定の領域内でのみ有効な暫定ＩＤを用いることにより、すべての車載機３０に固有のＩＤを予め設定しておくという非現実的な処置を行う必要がなく、また、一旦設定された固有のＩＤが盗用されるなどのセキュリティ面における脆弱性も回避することが可能となる。
【００６３】
図８は信号の受信時点を求める例を示す説明図である。図８（ａ）の上段は車載機３０から受信した信号の例を模式的に示し、下段は路側機２０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。図８（ａ）に示すように、路側機２０で受信した信号及びレプリカ信号を所定の時間間隔でサンプリングし、波形とレプリカ信号の波形が一致する場合、図８（ｂ）に示すように両信号の相関値が鋭いピークを示す。図８（ｂ）に示すように、制御部２４は、相関値の鋭いピークが取れた時点で、信号の受信時点を求める。なお、マルチパスによる遅延波の影響がある場合、相関は図８（ｃ）のようにピークが２つ以上生じる。
【００６４】
図９及び図１０は車両の速度を検知する方法を示す説明図である。路側機２０は、上述の方法により車載機３０の位置を求めることができ、車載機３０の位置情報と道路形状情報に基づいて、車両の走行方位を算出することができる。また、車載機３０の位置情報と各受信部２１、２２の受信地点情報とに基づいて、車載機３０から見た各受信部２１、２２の方向を特定することができ、車両の走行方向と各受信部２１、２２の方向とのなす角度θ１、θ２を求めることができる。
【００６５】
路側機２０は、車載機３０が送信する信号のキャリア周波数ｆ０と、各受信部２１、２２それぞれ検出したキャリア周波数ｆ１、ｆ２と、車両の走行方向と各受信部２１、２２の方向とのなす角度θ１、θ２とにより、式（１）、式（２）、式（３）に基づいて車両の速度Ｖを求めることができる。なお、式（１）、式（２）に示すように、近似した値を用いることができる。
【００６６】
【数１】
2009052962.tif 000003
【００６７】
図１０において車両の速度の算出方法をより具体的に示す。図１０では、簡単のため車載機３０の位置Ｓと第２受信部２２との関係のみを示すが、第１受信部２１との関係も同様である。図１０において、速度Ｖ’は、車両の速度Ｖのうち、車載機３０の位置Ｓから見た第２受信部２２の方向の成分である。車載機３０の位置Ｓでの車両の走行方向と位置Ｓから見た第２受信部２２の方向とのなす角度はθ２であるから、Ｖ’＝Ｖ・ｃｏｓ（θ２）である。
【００６８】
ドップラー効果は、車載機３０と第２受信部２２とを結ぶ直線上において生じるものであるから、式（３）で求めることができる車両の速度Ｖは、速度Ｖ’の方向を軸とし、頂角をθ２とした三角形を回転させてできる円錐の側面と道路形状情報により特定される走行面との交線により特定することができる。また、この場合、走行面は車載機３０の高さ情報により、例えば、Ｚ軸方向に平行移動させることができ、また、道路の傾きなどを考慮して走行面を決定することもできる。これにより、少ない（例えば、２つの）受信部で走行する車両の速度を正確に検知することができる。
【００６９】
次に路側機２０の動作について説明する。図１１は路側機２０の処理手順を示すフローチャートである。路側機２０は、測定用信号を受信したか否かを判定し（Ｓ１１）、測定用信号を受信していない場合（Ｓ１１でＮＯ）、ステップＳ１１の処理を続け、測定用信号を受信するまで待機する。
【００７０】
測定用信号を受信した場合（Ｓ１１でＹＥＳ）、路側機２０は、受信した信号に暫定ＩＤがあるか否かを判定し（Ｓ１２）、暫定ＩＤがある場合（Ｓ１２でＹＥＳ）、車両（車載機３０）が測定領域Ｍ内にあるものと判定し、第１受信部２１、第２受信部２２での信号の到達時間差ΔＴを算出する（Ｓ１３）。この場合、路側機２０は、同一の暫定ＩＤの信号について到達時間差ΔＴを算出する。
【００７１】
路側機２０は、第１受信部２１、第２受信部２２での信号のキャリア周波数ｆ１、ｆ２を検出し（Ｓ１４）、道路形状情報を取得する（Ｓ１５）。路側機２０は、信号の到達時間差ΔＴ、受信地点情報、道路形状情報などに基づいて、車両の位置（位置情報）を生成し（Ｓ１６）、生成した車両の位置と道路形状情報とに基づいて、車両の走行方向を算出する（Ｓ１７）。なお、車両の位置情報を生成する方法は、図６の例を用いてもよい。
【００７２】
路側機２０は、信号の元のキャリア周波数ｆ０と、各受信部２１、２２それぞれ検出したキャリア周波数ｆ１、ｆ２と、車両の走行方向と各受信部２１、２２の方向とのなす角度θ１、θ２と、道路形状情報などに基づいて車両の速度Ｖを算出する（Ｓ１８）。
【００７３】
路側機２０は、他の暫定ＩＤがあるか否かを判定し（Ｓ１９）、他の暫定ＩＤがある場合（Ｓ１９でＹＥＳ）、路側機２０は、ステップＳ１３以降の処理を続ける。他の暫定ＩＤがない場合（Ｓ１９でＮＯ）、路側機２０は、処理終了の指示があるか否かを判定し（Ｓ２０）、処理終了の指示がない場合（Ｓ２０でＮＯ）、ステップＳ１１以降の処理を続ける。一方、暫定ＩＤがない場合（Ｓ１２でＮＯ）、路側機２０は、ステップＳ２０の処理を行う。処理終了の指示がある場合（Ｓ２０でＹＥＳ）、路側機２０は、処理を終了する。
【００７４】
以上説明したように、本発明にあっては、多くの受信部（無線機）を設置する必要がなく、少ない（２台）受信部で走行する車両の速度を正確に検知することができる。
【００７５】
上述の実施の形態では、第１受信部から基準クロック信号を送信して各受信部での時刻を同期させる構成であったが、これに限定されるものではなく、ＧＰＳ等を含むＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）衛星が送信する信号を各受信部で受信し、受信した信号から基準発振周波数（例えば、約１０ＭＨｚ）の信号を抽出し、抽出した基準発振周波数の信号に基づいて、基準クロック信号の周期（周波数）を調整し、各受信部の時刻を同期させることもできる。
【００７６】
上述の実施の形態において、車載機が送信する信号の波形は、矩形波形に限定されるものではなく、正弦波形であってもよい。この場合、各受信部は、位相検出器（不図示）を備え、車載機が送信した信号を受信し、受信した信号を位相検出器へ出力する。位相検出器は、各信号の位相差を検出し、これにより、簡便な構成で信号の到達時間差ΔＴを算出することができる。
【００７７】
上述の実施の形態では、車載機が信号を変調して送信し、各受信部では復調して元の信号を抽出し、信号の到達時間差を算出する構成であったが、これに限定されるものではなく、車載機で、信号を直交周波数多重方式の周波数が異なる搬送波に割り当て、信号が割り当てられた搬送波を送信する。例えば、送信する信号に逆フーリエ変換して周波数の異なる少なくとも１つのサブキャリア（搬送波）に変換し、変換した信号をＤＡ変換して車載機から路側機へ送信する。路側機の各受信部は、送信された搬送波をＡＤ変換し、変換後の信号をレプリカ信号とパターンマッチングすることで相関を求めて信号の到達時間差を算出することができる。これにより、他の帯域における通信との干渉を少なくしつつ周波数帯の利用効率を向上させることができる。
【００７８】
上述の実施の形態では、路側機に各受信部を含む構成であったが、各受信部を別個の受信装置として構成することもできる。また、路側機の送信部は、各受信部のいずれかに統合させることもできる。
【００７９】
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】
【００８０】
【図１】本発明に係る車両速度検知システムの概要を示す模式図である。
【図２】本発明に係る車両速度検知システムの構成を示すブロック図である。
【図３】信号の到達時間差の算出例を示す説明図である。
【図４】信号の到達時間差に基づいて車載機の位置の特定方法の概念を示す説明図である。
【図５】道路形状情報の構造を示す説明図である。
【図６】車両の通過地点からの走行履歴に基づいて車載機の位置の特定方法の概念を示す説明図である。
【図７】信号に含まれるデータ構造の例を示す説明図である。
【図８】信号の受信時点を求める例を示す説明図である。
【図９】車両の速度を検知する方法を示す説明図である。
【図１０】車両の速度を検知する方法を示す説明図である。
【図１１】路側機の処理手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００８１】
１０  光ビーコン
２０  路側機
２１  第１受信部
２２  第２受信部
２３  送信部
２４  制御部
２５  記憶部
３０  車載機
３１  第１通信部
３２  第２通信部
３３  制御部
３４  記憶部
３５  表示部
３６  操作部
３７  ＧＰＳ受信部
３８  センサ部
３９  ナビゲーション部
【図１】
2009052962.tif 000004
【図２】
2009052962.tif 000005
【図３】
2009052962.tif 000006
【図４】
2009052962.tif 000007
【図５】
2009052962.tif 000008
【図６】
2009052962.tif 000009
【図７】
2009052962.tif 000010
【図８】
2009052962.tif 000011
【図９】
2009052962.tif 000012
【図１０】
2009052962.tif 000013
【図１１】
2009052962.tif 000014