JP3510558B2 - Calibration method of installation position / posture of receiving antenna and jig used therefor - Google Patents
Calibration method of installation position / posture of receiving antenna and jig used thereforInfo
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Description
【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は受信アンテナの設置
位置・姿勢の校正方法及びこれに用いる治具に関し、特
に車載機から発射する電波の到来角度を受信アンテナで
受信して車両迄の距離を検出するシステムにおける上記
受信アンテナの設置高さ及び設置角度の校正の際に適用
して有用なものである。
【0002】
【従来の技術】有料道路の自動料金収受を目的としたE
TC(Electoronic Toll Colle
ction)システムは、ITS(Intellige
ntTransport Systems)における早
期実現可能なアプリケーションとして注目されている。
このETCシステムは、料金所に設置された路側無線機
と車両に搭載した無線機間の無線通信により料金を徴収
することができるようにしたものであり、これにより車
両が有料道路の料金収受所をノンストップ・キャッシュ
レスで通行可能となる。
【0003】上述の如き自動料金収受システムにおい
て、料金所に設置された路側無線機(以下、路側機器と
称す。)と車両に搭載した無線機(以下、車載機と称
す。)間の無線通信により料金を徴収する際、現状で
は、車載機側から発射した電波を路側機器の受信アンテ
ナで受信し、車載機側からの到来電波の基準面に対する
角度θを検出することにより、この角度θに基づく所定
の演算処理を行って当該電波を発射した車両迄の距離を
検出している。ここで、到来電波の角度θの検出に当た
り、受信アンテナは、その高さ位置及び角度(俯角)が
所定通りに設置されているものとして所定の演算を行っ
ている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上述の如く従来技術に
係る自動料金収受システムにおける受信アンテナは、そ
の高さ位置及び角度(俯角)が所定通りに設置されてい
るものとして所定の演算を行っているので、これらの設
置高さ及び角度に誤差を含む場合に、この誤差が車両迄
の距離の標定誤差となってしまう。したがって、当該受
信アンテナはその設置後に、その設置高さ及び角度を校
正してやる必要がある。
【0005】本願発明は、上記従来技術に鑑み、上記受
信アンテナの設置状態を簡単に校正することができる受
信アンテナの設置位置・姿勢の校正方法及びこれに用い
る治具を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の構成は、次の点を特徴とする。
【0007】1) 所定の高さ及び所定の俯角で設置さ
れた受信アンテナで、車両に搭載する無線機である車載
機から発射する電波を受信してこの電波の到来角度を検
出し、この到来角度に基づいて受信アンテナから車載機
迄の距離を検出する距離検出システムにおける受信アン
テナの設置位置の校正方法であって、異なる位置に配設
するとともに、相互間の距離及び高さが既知の少なくと
も5個の各無線機から、上記受信アンテナに向けてそれ
ぞれ電波を発射し、各無線機の位置を標定することによ
り、各無線機の位置を表わす少なくとも5個の未知数を
含む方程式を得、この方程式の解として少なくとも上記
受信アンテナの実際の設置高さ及び設置俯角を求めて、
少なくともこれらの高さ及び俯角を所定通りに校正する
ようにしたこと。本発明によれば、各無線機の位置を表
す式は、少なくとも受信アンテナの高さ及び受信アンテ
ナの俯角を関数として含むとともに、当該関係式は未知
数の数だけあるので、少なくとも受信アンテナの高さ及
び俯角は、この場合の方程式の解として求めることがで
きる。この解は、この受信アンテナの実際の設置高さ及
び設置俯角となる。
【0008】2) 上記1)に記載する受信アンテナの
設置位置・姿勢の校正方法において、無線機は6個以上
とし、少なくとも5個の未知数を含み、且つこの未知数
の数よりも1個多い6個以上の方程式を得、これら6個
以上の方程式のうちから複数組の少なくとも5個の方程
式を順次選択し、これら複数組の方程式の解として複数
組の少なくとも上記設置高さ及び設置俯角を求めてこれ
らの平均値に基づき少なくとも受信アンテナの高さ及び
俯角を所定通りに校正するようにしたこと。本発明によ
れば、複数組の方程式の解の平均値を採っているので、
より正確な解を求めることができる。
【0009】3) 上記1)又は2)に記載する受信ア
ンテナの設置位置・姿勢の校正方法に使用する治具であ
って、少なくとも5個の無線機を所定の間隔で水平面内
に配設したこと。本発明によれば、上記1)又は2)に
記載する発明を実施することができる。
【0010】4) 上記1)又は2)に記載する受信ア
ンテナの設置位置・姿勢の校正方法に使用する治具であ
って、少なくとも5個の無線機を所定の間隔で垂直面内
に配設したこと。本発明によれば、上記1)又は2)に
記載する発明を実施することができる。
【0011】5) 上記1)又は2)に記載する受信ア
ンテナの設置位置・姿勢の校正方法に使用する治具であ
って、少なくとも5個の無線機を所定の間隔で水平面内
及び垂直面内に配設したこと。本発明によれば、上記
1)又は2)に記載する発明を実施することができる。
【0012】
【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面に
基づき詳細に説明する。
【0013】先ず、実測による到来電波の角度θの検出
方法を説明する。図1に示すように、本形態における角
度検出系は、車両1に搭載する車載機1aからアンテナ
1bを介して発射する電波(図中に点線で示す。)を、
2台の受信アンテナ2、3で受信して所定の処理をする
ことにより基準面に対する到来電波の角度θを検出する
ようになっている。さらに詳言すると、所定の間隔dを
隔てて設置されている2台の受信アンテナ2、3で受信
した到来電波は、へテロダイン変換部4、5で、その搬
送波の周波数と、局部発振器6が出力する局部発振信号
の周波数との差を取り、低周波数の信号に変換して位相
差計7に供給される。この位相差計7では、受信アンテ
ナ2で受信した電波と、受信アンテナ3で受信した電波
の位相差Δφを検出する。この位相差Δφは、アンテナ
1bから受信アンテナ2迄の距離LA とアンテナ1bか
ら受信アンテナ3迄の距離LB とが異なることに起因し
て受信電波に含まれる位相差Δφであり、距離(LA −
LB )を反映している。すなわち、図1においては、距
離LA 、LB が等しく描かれているが、実際はアンテナ
1bの中心点から受信アンテナ2の中心点迄の距離が距
離LA であり、アンテナ1bの中心点から受信アンテナ
3の中心点迄の距離が距離LB であるので、距離LA 、
LB の差(LA −LB )=Δφ・λ/2π(但し、λは
到来電波の波長、θは到来電波の角度)で表される。こ
こで、受信アンテナ2、3の近傍では、受信アンテナ
2、3で受信される到来電波の進行方向は等価的に平行
とみなせる。したがって、Δφ=(2π/λ)・d・S
INθの関係が成立する。この結果、到来電波の角度θ
は次式(1)で表される。
θ=SIN-1(Δφ・λ/2πd) ・・・・(1)
【0014】到来電波の角度θを上述の如き手法により
求めれば、標定車両1の位置Xは、次式(2)で表され
る。
X=(hANT −hOBE )×TAN-1(Ψ+θ) ・・・・(2)
但し;hANT はアンテナ高さ、hOBE は車載器高さ、Ψ
はアンテナ俯角
【0015】一方、到来電波の角度θは次のような演算
によっても求められる。
【0016】受信アンテナ2、3から車両1の路面投影
距離LA ’、LB ’は次式(3)、(4)で表される。
【数1】
【0017】上記路面投影距離LA ’、LB ’を用いれ
ば、受信アンテナ2、3から車両1の距離LA 、LB は
次式(5)、(6)で表される。
【数2】
【0018】ここで、受信アンテナ2、3の受信位相φ
A 、φB は次式(7)、(8)で表される。
φA =(LA /λ)・2π ・・・・・・(7)
φB =(LB /λ)・2π ・・・・・・(8)
ここで、上記受信位相φA 、φB は連続位相であり、受
信する位相は0〜2π(rad)であるため、2πで割
った余りをφA 、φB とする。すなわち、φA=MOD
〔(LA /λ)・2π、2π〕、φB =MOD〔(LB
/λ)・2π、2π〕となる。ここで、「MOD」は、
割り算の余りを採る意味である。すなわち、式C=MO
D(A,B)は、CがA÷Bの余りであることを意味し
ている。
【0019】上述のφA 、φB に基づき受信位相差Δφ
は次式(9)のように表すことができる。
Δφ=φA −φB ・・・・・・(9)
ただし、このとき連続性を保つため、次の処理を行う。
すなわち、Δφ<−πのとき、Δφ=(φA −φB )+
2π、Δφ>πのとき、Δφ=(φA −φB )−2πと
する。
【0020】このようにして求めた位相差Δφを用いれ
ば、到来電波の角度θは上式(1)と同様に表すことが
できる。したがって、上式(3)乃至(9)を用いても
到来電波の角度θを求めることができ、この角度θを用
いて上式(2)により距離Xを求めることができる。こ
のことは、当該距離Xが、アンテナ俯角Ψ、アンテナ高
さhANT 、進行方向距離x及び道路幅方向距離yの関数
であることを意味している。
【0021】アンテナ俯角Ψ、アンテナ高さhANT 、進
行方向距離x及び道路幅方向距離yを関数として含む式
は車載機の数に対応して作ることができる。すなわち、
異なる複数位置から車載機で電波を発射して各車載機の
位置を実測することにより各車載機の位置に対応してア
ンテナ俯角Ψ、アンテナ高さhANT 、進行方向距離x及
び道路幅方向距離yを含む式が求まる。したがって、ア
ンテナ俯角Ψ、アンテナ高さhANT を未知数とする適当
な数の方程式を作ることができれば、その方程式の解と
して実際に設置した状態でのアンテナ俯角Ψ及びアンテ
ナ高さhANT を求めることができる。
【0022】図3は上記方程式を求めるための治具を概
念的に示す説明図である。当該治具は、校正しようとす
る受信アンテナ2、3が設置されている路面に置いて所
定の高さ(これが上記式(2)におけるhOBE とな
る。)で計測を行うべく、車載機となる5個の無線機1
1、12、13、14、15を所定の間隔で水平面内に
配設して可搬式に構成してあり、受信アンテナ2、3に
対し任意の状態で配設されるものとする。すなわち、無
線機11乃至15の相互の間隔及び高さは既知であり、
誤差を含まないものとして考えることができるが、治具
全体としては車載機を設置すべき位置(図中の○印の位
置)に対してずれている。かかる治具において、受信ア
ンテナ2、3の直下を原点とする無線機11の位置
(x,y)は、治具の置き方により変わる位置であるた
め、未知数とする必要がある。また、この無線機11の
位置(x,y)を基準とすれば各無線機12乃至15の
位置は次式(10)のように表すことができる。
無線機12のx座標=x+α・COSγ
無線機12のy座標=y+α・SINγ
無線機13のx座標=x+2α・COSγ
無線機13のy座標=y+2α・SINγ
・・・(10)
無線機14のx座標=x+α・COSγ−β・SINγ
無線機14のy座標=y+α・SINγ+β・COSγ
無線機15のx座標=x+α・COSγ+β・SINγ
無線機15のy座標=y+α・SINγ−β・COSγ
【0023】式(10) の関係を用いれば、無線機12乃
至15の位置は無線機11の位置を用いて表すことがで
きる。ここで角度γは路面に対する治具の置き方により
変わる角度であるため、未知数とする必要がある。した
がって、受信アンテナ2、3の設置状態を校正するに際
して求める必要があるアンテナ俯角Ψ及びアンテナ高さ
hANT とともに、当該治具を路面に対してどの様に置く
かにより変わる基準となる無線機11の位置(x,y)
及び角度γも含め5個を未知数とし、これらを関数とす
る5個の方程式を作れば、その方程式の解として実際に
設置された状態でのアンテナ俯角Ψ及びアンテナ高さh
ANT を求めることができる。
【0024】この場合の方程式は、無線機11乃至15
を用いた実測による各無線機11乃至15の標定位置X
を用いて作ることができる。すなわち、各無線機11乃
至15から電波を受信アンテナ2、3に向けて発射し、
上記式(1)により求めた到来電波の角度θにより上記
式(2)に基づき各無線機11乃至15の各標定位置X
1 、X2 、 X3 、X4 、X5 はアンテナ俯角Ψ、アン
テナ高さhANT 、無線機11の位置(x,y)及び角度
γの関数となる。この場合、未知数5個に対して、5個
の方程式ができるので、この方程式を解けば、アンテナ
俯角Ψ及びアンテナ高さhANT が求まる。
【0025】そこで、受信アンテナ2、3が設置された
道路の路面に上記治具を適当に置き、各無線機11乃至
15から受信アンテナ2、3に向けて電波を発射し、上
述の如き所定の信号処理を行うことにより各無線機11
乃至15の位置X1 乃至X5を求めることができ、さら
にこの位置情報を用いた方程式を作り、これを解くこと
により実際の設置状態での受信アンテナ2、3のアンテ
ナ俯角Ψ及びアンテナ高さhANT を求めることができ
る。したがって、その後、これらのアンテナ俯角Ψ及び
アンテナ高さhANT に基づき受信アンテナ2、3の取付
け状態を表す設定値を校正することにより、受信アンテ
ナ2、3が所定の設置状態に保持されているものとし当
該システムを運用することができる。
【0026】上述の如き方程式の解は、次の様な方法に
よっても求めることができる。すなわち、上述の方法と
同様に治具を路面に置いて各無線機11乃至15の各位
置を標定する。その後、コンイピュータの演算処理によ
り、各設定値、すなわちアンテナ俯角Ψ、アンテナ高さ
hANT 、無線機11のx、y座標及び角度γをパラメー
タとしてこれらの値を掃引し、実測値と一致するような
最適な設定値を求める。このようにして求めた設定値を
用いてシステムを運用する。
【0027】なお、上記実施の形態は、5個の無線機1
1乃至15を用いて5個の方程式を作る場合であるが、
この数はこれに限定するものではない。5個以上であれ
ば特にその数に制限はない。未知数は最低、5個である
からである。無線機を6個とすることにより、未知数を
6個にすることができた場合には、受信アンテナ2、3
の水平面内における設定角度を求めることもでき、これ
により受信アンテナ2、3の水平面内における設定角度
も所定通りになるように校正することができる。
【0028】また、未知数に対して1個多い無線機(上
記実施の形態では未知数が5個であるので、この場合に
は6個)を上記治具に配設しておき、この無線機の位置
も標定するようにすれば、未知数の数よりも1個多い方
程式を得ることができる。この結果、これらの方程式
(上記実施の形態では6個)のうちから未知数(上記実
施の形態では5個)の数の式を1組とする複数組の方程
式を順次選択し、これら複数組の方程式の解として複数
組のアンテナ俯角Ψ及びアンテナ高さhANT を求めるこ
とができる。そこで、この場合には、複数組のアンテナ
俯角Ψ及びアンテナ高さhANT の平均値に基づき受信ア
ンテナのアンテナ俯角Ψ及びアンテナ高さhANT を所定
通りに校正することができる。
【0029】さらに、上記治具において無線機11乃至
15は、同一高さの水平面内に配設したが、これに限る
ものではない。基準の無線機(例えば無線機11)に対
する距離が既知で誤差を含まないものとして取り扱うこ
とができれば、例えば同一垂直面内に配設しても良い
し、また水平面内及び垂直面内に分散して配設しても良
い。
【0030】
【発明の効果】以上実施の形態とともに詳細に説明した
通り、〔請求項1〕に記載する発明は、所定の高さ及び
所定の俯角で設置された受信アンテナで、車両に搭載す
る無線機である車載機から発射する電波を受信してこの
電波の到来角度を検出し、この到来角度に基づいて受信
アンテナから車載機迄の距離を検出する距離検出システ
ムにおける受信アンテナの設置位置の校正方法であっ
て、異なる位置に配設するとともに、相互間の距離及び
高さが既知の少なくとも5個の各無線機から、上記受信
アンテナに向けてそれぞれ電波を発射し、各無線機の位
置を標定することにより、各無線機の位置を表わす少な
くとも5個の未知数を含む方程式を得、この方程式の解
として少なくとも上記受信アンテナの実際の設置高さ及
び設置俯角を求めて、少なくともこれらの高さ及び俯角
を所定通りに校正するようにしたので、各無線機の位置
を表す式は、受信アンテナの高さ及び受信アンテナの俯
角を関数として含むとともに、当該関係式は未知数の数
だけあるので、少なくとも受信アンテナの高さ及び受信
アンテナの俯角は、この場合の方程式の解として求める
ことができる。この解は、この受信アンテナの実際の設
置高さ及び設置俯角となる。したがって、本発明によれ
ば、実際の受信アンテナの設置高さ及び設置俯角に基づ
き、少なくとも受信アンテナの設置高さ及び設置俯角を
校正することができ、当該受信アンテナを用いる距離の
標定を高精度に行うことができる。
【0031】〔請求項2〕に記載する発明は、〔請求項
1〕に記載する受信アンテナの設置位置・姿勢の校正方
法において、無線機は6個以上とし、少なくとも5個の
未知数を含み、且つこの未知数の数よりも1個多い6個
以上の方程式を得、これら6個以上の方程式のうちから
複数組の少なくとも5個の方程式を順次選択し、これら
複数組の方程式の解として複数組の少なくとも上記設置
高さ及び設置俯角を求めてこれらの平均値に基づき少な
くとも受信アンテナの高さ及び俯角を所定通りに校正す
るようにしたので、複数組の方程式の解の平均値に基づ
きより正確な解を求めることができる。この結果、本発
明によれば、実際の受信アンテナの設置高さ及び設置俯
角を〔請求項1〕に記載する発明の場合よりもさらに正
確に求めることができ、その分、当該受信アンテナを用
いる距離の標定においてもこの距離をより高精度に検出
することができる。
【0032】〔請求項3〕に記載する発明は、〔請求項
1〕又は〔請求項2〕に記載する受信アンテナの設置位
置・姿勢の校正方法に使用する治具であって、少なくと
も5個の無線機を所定の間隔で水平面内に配設したの
で、〔請求項1〕又は〔請求項2〕に記載する発明を良
好に実施することができる。この結果、受信アンテナの
設置高さ、俯角等の設置状態を容易に校正することがで
きる。
【0033】〔請求項4〕に記載する発明は、〔請求項
1〕又は〔請求項2〕に記載する受信アンテナの設置位
置・姿勢の校正方法に使用する治具であって、少なくと
も5個の無線機を所定の間隔で垂直面内に配設したの
で、〔請求項1〕又は〔請求項2〕に記載する発明を良
好に実施することができる。この結果、受信アンテナの
設置高さ、俯角等の設置状態を容易に校正することがで
きる。
【0034】〔請求項5〕に記載する発明は、〔請求項
1〕又は〔請求項2〕に記載する受信アンテナの設置位
置・姿勢の校正方法に使用する治具であって、少なくと
も5個の無線機を所定の間隔で水平面内及び垂直面内に
配設したので、〔請求項1〕又は〔請求項2〕に記載す
る発明を良好に実施することができる。この結果、受信
アンテナの設置高さ、俯角等の設置状態を容易に校正す
ることができる。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION [0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a method for calibrating the installation position / posture of a receiving antenna and a jig used for the method, and more particularly to a method for receiving an arrival angle of a radio wave emitted from a vehicle-mounted device. This is useful when calibrating the installation height and installation angle of the receiving antenna in a system for detecting the distance to a vehicle by receiving the signal with an antenna. [0002] E for the purpose of automatic toll collection on toll roads
TC (Electronic Toll Colle
ction) system is based on ITS (Intellige)
ntTransport Systems) has attracted attention as an application that can be realized at an early stage.
This ETC system enables tolls to be collected by wireless communication between a roadside wireless device installed at a tollgate and a wireless device mounted on a vehicle, so that the vehicle can collect tolls on a toll road. Non-stop cashless. In the automatic toll collection system as described above, wireless communication between a roadside wireless device (hereinafter referred to as a roadside device) installed at a tollgate and a wireless device mounted on a vehicle (hereinafter referred to as an onboard device). Currently, when collecting a fee, the radio wave emitted from the vehicle-mounted device is received by the receiving antenna of the roadside device, and the angle θ of the radio wave arriving from the vehicle-mounted device with respect to the reference plane is detected. Then, the distance to the vehicle that emitted the radio wave is detected by performing a predetermined arithmetic process based on the calculated value. Here, in detecting the angle θ of the arriving radio wave, the receiving antenna performs a predetermined calculation on the assumption that its height position and angle (depression angle) are installed as predetermined. [0004] As described above, the receiving antenna in the automatic toll collection system according to the prior art has a predetermined operation assuming that its height position and angle (depression angle) are installed as predetermined. Therefore, when the installation height and the angle include an error, the error becomes an error in locating the distance to the vehicle. Therefore, it is necessary to calibrate the installation height and angle of the receiving antenna after the installation. SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above prior art, an object of the present invention is to provide a method of calibrating the installation position / posture of a reception antenna which can easily calibrate the installation state of the reception antenna, and a jig used for the method. I do. [0006] The structure of the present invention that achieves the above object has the following features. 1) A receiving antenna installed at a predetermined height and a predetermined depression angle receives a radio wave emitted from a vehicle-mounted device which is a radio device mounted on a vehicle, detects an arrival angle of the radio wave, and detects the arrival angle. A method for calibrating the installation position of a receiving antenna in a distance detection system that detects a distance from a receiving antenna to an on-vehicle device based on an angle, wherein the receiving antenna is disposed at different positions and at least a distance and a height between each other are known. From each of the five radios, radio waves are respectively emitted toward the receiving antenna, and by locating the position of each radio, an equation including at least five unknowns representing the position of each radio is obtained. Obtain at least the actual installation height and installation depression angle of the receiving antenna as a solution of the equation,
At least these heights and depression angles shall be calibrated as specified. According to the present invention, the expression representing the position of each wireless device includes at least the height of the receiving antenna and the depression angle of the receiving antenna as a function, and since the relational expression has an unknown number, at least the height of the receiving antenna And the depression angle can be obtained as a solution of the equation in this case. This solution becomes the actual installation height and installation depression angle of the receiving antenna. [0008] 2) In the method for calibrating the installation position / posture of the receiving antenna described in 1) above, the number of radios is 6 or more, including at least 5 unknowns, and one more than the number of unknowns. Or more equations are obtained, a plurality of sets of at least five equations are sequentially selected from among the six or more equations, and a plurality of sets of at least the installation height and the installation depression angle are obtained as solutions of the plurality of equations. Based on these average values, at least the height and depression angle of the receiving antenna are calibrated as specified. According to the present invention, since the average value of the solutions of a plurality of equations is taken,
A more accurate solution can be obtained. 3) A jig used in the method for calibrating the installation position / posture of the receiving antenna described in 1) or 2) above, wherein at least five radios are arranged in a horizontal plane at predetermined intervals. thing. According to the present invention, the invention described in the above 1) or 2) can be carried out. [0010] 4) A jig used in the method for calibrating the installation position / posture of the receiving antenna described in 1) or 2) above, wherein at least five radios are arranged at predetermined intervals in a vertical plane. That you did. According to the present invention, the invention described in the above 1) or 2) can be carried out. 5) A jig used in the method for calibrating the installation position / posture of the receiving antenna described in 1) or 2) above, wherein at least five radios are arranged at predetermined intervals in a horizontal plane and a vertical plane. It was arranged in. According to the present invention, the invention described in the above 1) or 2) can be carried out. Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. First, a method of detecting the angle θ of an incoming radio wave by actual measurement will be described. As shown in FIG. 1, the angle detection system according to the present embodiment transmits a radio wave (indicated by a dotted line in the figure) emitted from an in-vehicle device 1a mounted on the vehicle 1 via an antenna 1b.
The signals are received by the two receiving antennas 2 and 3 and subjected to predetermined processing to detect the angle θ of the incoming radio wave with respect to the reference plane. More specifically, the arriving radio waves received by the two receiving antennas 2 and 3 installed at a predetermined interval d are converted by the heterodyne converters 4 and 5 into the carrier frequency and the local oscillator 6. The difference from the frequency of the local oscillation signal to be output is obtained, converted into a low-frequency signal, and supplied to the phase difference meter 7. The phase difference meter 7 detects a phase difference Δφ between a radio wave received by the receiving antenna 2 and a radio wave received by the receiving antenna 3. The phase difference Δφ is the phase difference Δφ contained in the received radio wave due to the distance L B up to the receiving antenna 3 is different from the distance L A and the antenna 1b to the receiving antenna 2 from the antenna 1b, the distance ( L A −
It reflects the L B). That is, in FIG. 1, the distances L A and L B are drawn equally, but the distance from the center point of the antenna 1b to the center point of the receiving antenna 2 is actually the distance L A , and from the center point of the antenna 1b. Since the distance to the center point of the receiving antenna 3 is the distance L B , the distance L A ,
Difference L B (L A -L B) = Δφ · λ / 2π ( where, lambda is the wavelength of the incoming waves, theta is angle of arrival of radio waves) is represented by. Here, in the vicinity of the receiving antennas 2 and 3, the traveling directions of the incoming radio waves received by the receiving antennas 2 and 3 can be regarded as equivalently parallel. Therefore, Δφ = (2π / λ) · d · S
The relationship of INθ is established. As a result, the angle θ of the incoming radio wave
Is represented by the following equation (1). θ = SIN −1 (Δφ · λ / 2πd) (1) If the angle θ of the arriving radio wave is obtained by the above-described method, the position X of the orientation vehicle 1 can be calculated by the following equation (2). expressed. X = (h ANT −h OBE ) × TAN −1 (Ψ + θ) (2) where h ANT is the antenna height, h OBE is the vehicle-mounted device height, and Ψ
Is the antenna depression angle. On the other hand, the angle θ of the arriving radio wave can also be obtained by the following calculation. The road projection distances L A ′ and L B ′ of the vehicle 1 from the reception antennas 2 and 3 are expressed by the following equations (3) and (4). (Equation 1) If the road surface projection distances L A ′ and L B ′ are used, the distances L A and L B of the vehicle 1 from the reception antennas 2 and 3 are expressed by the following equations (5) and (6). (Equation 2) Here, the reception phase φ of the reception antennas 2 and 3
A, is phi B following equation (7), represented by (8). φ A = (L A / λ ) · 2π ······ (7) φ B = where (L B / λ) · 2π ······ (8), the reception phase phi A, phi B is a continuous phase, for receiving phase is 0~2π (rad), a modulo 2 [pi phi a, and phi B. That is, φ A = MOD
[(L A / λ) · 2π, 2π], φ B = MOD [(L B
/ Λ) · 2π, 2π]. Here, "MOD" is
This means taking the remainder of the division. That is, the formula C = MO
D (A, B) means that C is the remainder of A ÷ B. The aforementioned phi A, reception phase on the basis of the phi B difference Δφ
Can be expressed as in the following equation (9). Δφ = φ A −φ B (9) At this time, the following processing is performed to maintain continuity.
That is, when Δφ <−π, Δφ = (φ A −φ B ) +
2 [pi, when [Delta] [phi> [pi, and Δφ = (φ A -φ B) -2π. Using the phase difference Δφ obtained in this way, the angle θ of the arriving radio wave can be expressed in the same manner as in the above equation (1). Therefore, the angle θ of the arriving radio wave can be obtained by using the above equations (3) to (9), and the distance X can be obtained by the above equation (2) using this angle θ. This means that the distance X is a function of the antenna depression angle Ψ, the antenna height h ANT , the traveling direction distance x, and the road width direction distance y. An equation including the antenna depression angle Ψ, the antenna height h ANT , the traveling direction distance x, and the road width direction distance y as functions can be made corresponding to the number of on-vehicle devices. That is,
The in-vehicle device emits radio waves from a plurality of different positions and measures the position of each in-vehicle device to measure the antenna depression angle Ψ, antenna height h ANT , travel direction distance x and road width direction distance according to the position of each in-vehicle device. An expression including y is obtained. Therefore, if an appropriate number of equations can be created with the antenna depression angle Ψ and the antenna height h ANT as unknowns, the antenna depression angle Ψ and the antenna height h ANT in an actually installed state should be obtained as a solution to the equations. Can be. FIG. 3 is an explanatory view conceptually showing a jig for obtaining the above equation. The jig is placed on a road surface on which the receiving antennas 2 and 3 to be calibrated are installed, and is measured at a predetermined height (this is h OBE in the above equation (2)). 5 wireless devices 1
1, 12, 13, 14, and 15 are arranged at predetermined intervals in a horizontal plane to be portable, and are arranged in an arbitrary state with respect to the receiving antennas 2 and 3. That is, the distance and height between the radios 11 to 15 are known,
Although it can be considered that no error is included, the entire jig is shifted with respect to the position where the in-vehicle device should be installed (the position indicated by a circle in the figure). In such a jig, the position (x, y) of the wireless device 11 whose origin is immediately below the receiving antennas 2 and 3 is a position that changes depending on how the jig is placed. On the basis of the position (x, y) of the wireless device 11, the positions of the wireless devices 12 to 15 can be expressed by the following equation (10). X coordinate of the wireless device 12 = x + α · COSγ y coordinate of the wireless device 12 = y + α · SINγ x coordinate of the wireless device 13 = x + 2α · COSγ y coordinate of the wireless device 13 = y + 2α · SINγ (10) x coordinate = x + α · COSγ−β · SINγ y coordinate of the wireless device 14 = y + α · SINγ + β · COSγ x coordinate of the wireless device 15 = x + α · COSγ + β · SINγ y coordinate of the wireless device 15 = y + α · SINγ−β · COSγ Using the relationship of equation (10), the positions of the radios 12 to 15 can be represented using the position of the radio 11. Here, the angle γ is an angle that changes depending on how the jig is placed on the road surface, and therefore needs to be an unknown number. Therefore, together with the antenna depression angle Ψ and the antenna height h ANT that need to be obtained when calibrating the installation state of the receiving antennas 2 and 3, the reference wireless device 11 changes depending on how the jig is placed on the road surface. Position (x, y)
And five angles including the angle γ and unknowns, and forming five equations using these as functions, the antenna depression angle Ψ and the antenna height h in the actually installed state as solutions of the equations.
You can ask for ANT . In this case, the equations are as follows.
Location X of each radio 11 to 15 by actual measurement using
Can be made using That is, radio waves are emitted from the wireless devices 11 to 15 toward the receiving antennas 2 and 3,
Based on the angle θ of the arriving radio wave obtained by the above equation (1), each of the orientation positions X of each of the wireless devices 11 to 15 based on the above equation (2).
1, X 2, X 3 , X 4 , and X 5 are functions of the antenna depression angle Ψ, the antenna height h ANT , the position (x, y) of the wireless device 11, and the angle γ. In this case, five equations are generated for five unknowns. By solving these equations, the antenna depression angle Ψ and the antenna height h ANT can be obtained. Therefore, the jig is appropriately placed on the road surface on which the receiving antennas 2 and 3 are installed, and radio waves are emitted from each of the radios 11 to 15 toward the receiving antennas 2 and 3, and the radio waves are emitted as described above. Of each radio 11
Or it is possible to obtain the position X 1 to X 5 of 15, further making the equation using the position information, the antenna depression Ψ and antenna height of the reception antenna 2 in the actual installation state by solving this h ANT can be determined. Therefore, after that, by calibrating the set value indicating the mounting state of the receiving antennas 2 and 3 based on the antenna depression angle Ψ and the antenna height h ANT , the receiving antennas 2 and 3 are maintained in a predetermined installation state. The system can be operated. The solution of the above equation can also be obtained by the following method. That is, similarly to the above-described method, the jig is placed on the road surface, and the positions of the wireless devices 11 to 15 are located. After that, by the processing of the computer, the set values, that is, the antenna depression angle Ψ, the antenna height h ANT , the x, y coordinates and the angle γ of the wireless device 11 are swept as parameters, and these values are swept so as to match the measured values. Find the optimal setting value. The system is operated using the set values thus obtained. In the above embodiment, the five radios 1
In the case of making five equations using 1 to 15,
This number is not limited to this. The number is not particularly limited as long as the number is 5 or more. This is because there are at least five unknowns. If the number of unknowns can be reduced to six by setting the number of radios to six, the reception antennas 2 and 3
Can be obtained in the horizontal plane, and thereby, the set angles of the receiving antennas 2 and 3 in the horizontal plane can be calibrated so as to be the predetermined angles. Further, one more radio than the unknown number (in the above embodiment, there are five unknowns, and in this case, six), is disposed in the jig, and If the position is also determined, it is possible to obtain one more equation than the number of unknowns. As a result, from among these equations (six in the above-described embodiment), a plurality of sets of equations having one set of equations of the number of unknowns (five in the above-described embodiment) are sequentially selected. As a solution to the equation, a plurality of sets of antenna depression angles と し て and antenna heights h ANT can be obtained. Therefore, in this case, it is possible to calibrate the antenna depression Ψ and antenna height h ANT receive antennas based on the average value of the plurality of sets of antennas depression Ψ and antenna height h ANT to a predetermined manner. Further, in the above jig, the radios 11 to 15 are arranged in a horizontal plane of the same height, but the present invention is not limited to this. As long as the distance to the reference wireless device (for example, the wireless device 11) is known and can be handled as including no error, the reference wireless device may be disposed in the same vertical plane, or may be distributed in the horizontal plane and the vertical plane. May be arranged. As described in detail with the above embodiments, the invention described in [Claim 1] is a receiving antenna installed at a predetermined height and a predetermined depression angle, which is mounted on a vehicle. A radio wave emitted from a vehicle-mounted device, which is a wireless device, is received, the arrival angle of the radio wave is detected, and the distance from the reception antenna to the vehicle-mounted device is detected based on the arrival angle. A calibration method, comprising: arranging radio waves from at least five radios whose distances and heights are known to each other toward the receiving antenna, and arranging the radios at different positions, and locating the radios. To obtain an equation containing at least five unknowns representing the position of each radio, the solution of which is at least the actual height and location of the receiving antenna. Since the depression angle is obtained and at least the height and the depression angle are calibrated as predetermined, the expression representing the position of each wireless device includes the height of the reception antenna and the depression angle of the reception antenna as a function, and Since there are as many relational expressions as unknowns, at least the height of the receiving antenna and the depression angle of the receiving antenna can be obtained as a solution of the equation in this case. This solution becomes the actual installation height and installation depression angle of the receiving antenna. Therefore, according to the present invention, it is possible to calibrate at least the installation height and the installation depression angle of the reception antenna based on the actual installation height and the installation depression angle of the reception antenna, and to accurately determine the distance using the reception antenna. Can be done. According to a second aspect of the present invention, in the method for calibrating the installation position / posture of the receiving antenna according to the first aspect, the number of radios is six or more, and at least five unknowns are included. In addition, six or more equations that are one more than the number of unknowns are obtained, and a plurality of sets of at least five equations are sequentially selected from among the six or more equations, and a plurality of sets are set as solutions of the plurality of equations. At least the installation height and the installation depression angle are obtained, and at least the receiving antenna height and the depression angle are calibrated as specified based on the average values thereof, so that more accurate calculation is performed based on the average value of the solutions of the plural sets of equations. Solution can be obtained. As a result, according to the present invention, the actual installation height and installation depression angle of the receiving antenna can be obtained more accurately than in the case of the invention described in [Claim 1], and the receiving antenna is used accordingly. This distance can be detected with higher accuracy also in the distance orientation. According to a third aspect of the present invention, there is provided a jig for use in the method for calibrating the installation position / posture of the receiving antenna according to the first or second aspect, wherein at least five jigs are provided. Since the wireless devices are arranged at predetermined intervals in a horizontal plane, the invention described in [Claim 1] or [Claim 2] can be satisfactorily implemented. As a result, the installation state such as the installation height and the depression angle of the receiving antenna can be easily calibrated. According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a jig for use in the method for calibrating the installation position / posture of a receiving antenna according to the first or second aspect, wherein at least five jigs are provided. Since the wireless devices described above are arranged at predetermined intervals in a vertical plane, the invention described in [Claim 1] or [Claim 2] can be satisfactorily implemented. As a result, the installation state such as the installation height and the depression angle of the receiving antenna can be easily calibrated. According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a jig used in the method for calibrating the installation position / posture of a receiving antenna according to the first or second aspect, wherein at least five jigs are used. Since the wireless devices are arranged at predetermined intervals in the horizontal plane and the vertical plane, the invention described in [Claim 1] or [Claim 2] can be satisfactorily implemented. As a result, the installation state such as the installation height and the depression angle of the receiving antenna can be easily calibrated.
【図面の簡単な説明】
【図1】実測による到来電波の角度θを検出するための
ブロック線図である。
【図2】受信アンテナと位置標定を行う車両との関係を
概念的に示す説明図である。
【図3】本発明の実施の形態を概念的に示す説明図であ
る。
【符号の説明】
1 車両
1a 車載機
2、3 受信アンテナ
7 位相差計
11〜15 無線機(車載機)
X 標定位置
θ 到来電波の角度
Ψ アンテナ俯角
hANT アンテナ高さ
x 進行方向距離
y 道路幅方向距離BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram for detecting an angle θ of an incoming radio wave by actual measurement. FIG. 2 is an explanatory diagram conceptually showing the relationship between a receiving antenna and a vehicle that performs position location. FIG. 3 is an explanatory diagram conceptually showing an embodiment of the present invention. [Description of Signs] 1 Vehicle 1a In-vehicle unit 2, 3 Receiving antenna 7 Phase difference meter 11 to 15 Radio unit (in-vehicle unit) X Orientation position θ Angle of arriving radio wave 俯 Antenna depression angle h ANT antenna height x Traveling distance y Road Width distance
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平9−319901(JP,A) 特開 平11−120396(JP,A) 特開 平11−339079(JP,A) 特開2000−48227(JP,A) 特開 平11−203426(JP,A) 特許3303676(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01S 3/00 - 3/74 G01S 11/00 G07B 15/00 Continuation of the front page (56) References JP-A-9-319901 (JP, A) JP-A-11-120396 (JP, A) JP-A-11-339079 (JP, A) JP-A-2000-48227 (JP, A A) JP-A-11-203426 (JP, A) Patent 3303676 (JP, B2) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) G01S 3/00-3/74 G01S 11/00 G07B 15 / 00
Claims (1)
受信アンテナで、車両に搭載する無線機である車載機か
ら発射する電波を受信してこの電波の到来角度を検出
し、この到来角度に基づいて受信アンテナから車載機迄
の距離を検出する距離検出システムにおける受信アンテ
ナの設置位置の校正方法であって、 異なる位置に配設するとともに、相互間の距離及び高さ
が既知の少なくとも5個の各無線機から、上記受信アン
テナに向けてそれぞれ電波を発射し、各無線機の位置を
標定することにより、各無線機の位置を表わす少なくと
も5個の未知数を含む方程式を得、この方程式の解とし
て少なくとも上記受信アンテナの実際の設置高さ及び設
置俯角を求めて、少なくともこれらの高さ及び俯角を所
定通りに校正するようにしたことを特徴とする受信アン
テナの設置位置・姿勢の校正方法。 【請求項2】 〔請求項1〕に記載する受信アンテナの
設置位置・姿勢の校正方法において、 無線機は6個以上とし、少なくとも5個の未知数を含
み、且つこの未知数の数よりも1個多い6個以上の方程
式を得、これら6個以上の方程式のうちから複数組の少
なくとも5個の方程式を順次選択し、これら複数組の方
程式の解として複数組の少なくとも上記設置高さ及び設
置俯角を求めてこれらの平均値に基づき少なくとも受信
アンテナの高さ及び俯角を所定通りに校正するようにし
たことを特徴とする受信アンテナの設置位置・姿勢の校
正方法。 【請求項3】 〔請求項1〕又は〔請求項2〕に記載す
る受信アンテナの設置位置・姿勢の校正方法に使用する
治具であって、 少なくとも5個の無線機を所定の間隔で水平面内に配設
したことを特徴とする治具。 【請求項4】 〔請求項1〕又は〔請求項2〕に記載す
る受信アンテナの設置位置・姿勢の校正方法に使用する
治具であって、 少なくとも5個の無線機を所定の間隔で垂直面内に配設
したことを特徴とする治具。 【請求項5】 〔請求項1〕又は〔請求項2〕に記載す
る受信アンテナの設置位置・姿勢の校正方法に使用する
治具であって、 少なくとも5個の無線機を所定の間隔で水平面内及び垂
直面内に配設したことを特徴とする治具。(57) [Claims] [Claim 1] A receiving antenna installed at a predetermined height and a predetermined depression angle receives a radio wave emitted from a vehicle-mounted device which is a radio device mounted on a vehicle, and receives the radio wave. This is a method for calibrating the installation position of a receiving antenna in a distance detection system that detects the angle of arrival of the receiving antenna and detects the distance from the receiving antenna to the vehicle-mounted device based on the angle of arrival. From at least five radios whose distances and heights are known, radio waves are respectively emitted toward the receiving antennas, and by locating the radios, at least five radios representing the positions of the radios are obtained. Is obtained, and at least the actual installation height and installation depression angle of the receiving antenna are obtained as a solution to this equation, and at least these heights and depression angles are calibrated as specified. A method for calibrating the installation position / posture of a receiving antenna, characterized in that: 2. The method of claim 1, wherein the number of radios is six or more, the radio includes at least five unknowns, and one is less than the number of unknowns. A large number of six or more equations are obtained, a plurality of sets of at least five equations are sequentially selected from among the six or more equations, and a plurality of sets of at least the installation height and the installation depression angle are determined as solutions of the plurality of equations. Wherein the height and the depression angle of at least the receiving antenna are calibrated in a predetermined manner based on these average values. 3. A jig used in the method for calibrating the installation position / posture of a receiving antenna according to [1] or [2], wherein at least five radios are arranged at predetermined intervals on a horizontal plane. A jig characterized by being arranged inside. 4. A jig for use in the method for calibrating an installation position / posture of a receiving antenna according to claim 1 or 2, wherein at least five radios are vertically arranged at a predetermined interval. A jig arranged in a plane. 5. A jig for use in the method for calibrating the installation position / posture of a receiving antenna according to claim 1 or claim 2, wherein at least five radios are arranged at predetermined intervals on a horizontal plane. A jig disposed inside and in a vertical plane.
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