JP2002117482A - 狭域無線用インフラ側アンテナ装置 - Google Patents
狭域無線用インフラ側アンテナ装置Info
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Abstract
通信機器と確実に通信を行うことができる狭域無線用イ
ンフラ側アンテナ装置を提供する。 【解決手段】指向性を有するアンテナ101による所定
の通信エリア内に、自動車に搭載した通信機器が位置す
ることにより無線通信できる。受信電界強度出力部21
2を用いて通信エリア内での通信相手である移動体搭載
通信機器との電波状態を検出して管理者用表示・操作部
214、利用者用表示部216で知らせる。モータ20
6,207によりアンテナ101の向きが変更でき、中
央処理部205によりモータ206,207が制御され
てアンテナ101の向きが移動体搭載通信機器との電波
状態がよい方向に変更される。
Description
て移動体と通信を行うシステムにおけるインフラ側(地
上側)のアンテナ装置に係り、詳しくは、例えば、所定
の駐車スペースに駐車した車両と通信する際や所定の領
域を通過する車両と通信する際に使用されるインフラ側
(地上側)のアンテナ装置に関するものである。
置においては、狭い領域での通信エリアを持つ。つま
り、狭域無線通信は、通信エリア内に進入できる車載機
(車両)を限定することにより、通信相手を特定するこ
とを特徴にした通信方式である。その反面、通信エリア
が狭いため、インフラ側アンテナと車載機との通信状態
を良好に保つためには、車両は、その狭い通信エリア内
に存在する必要がでてくる。これは、運転の苦手な人に
とって、車両を正確な位置へと動かすのは時間と手間を
要することになる。
両)が複数台になり、狭い通信エリアのインフラ側アン
テナを複数台設置する必要があり、高額なシステムとな
ってしまう。
て行う。図12に示すように、インフラ側アンテナ50
0の通信エリア501に車載機502が進入した時に始
めて無線通信が行われる。図13に示すように、3台分
の駐車スペースを確保する場合、1台当たりのスペース
をカバーする通信エリアを持つアンテナ500を3台並
べて設置するのが一般的であり、この際、1台のアンテ
ナ500の指向性を横に大きくとり1台のアンテナで対
応することは技術的には不可能ではないが、サービス面
を考えた場合には問題が生じる。つまり、店舗側の管理
者がモニタ画面に映し出された通信結果を見ながら対応
してその来客した車両乗員に対して物品を手渡すなどの
サービスを行う場合には、通信がどの車両と行われたの
か特定する必要が生じる。また、1台のアンテナ500
を用いた複数の車載機との通信を、通信アドレスやlD
で識別して処理できたとしても、その通信結果がどの車
両であるか特定できないのでサービス運用が困難であ
る。
アを車両1台の駐車スペースに完全に一致させるのは技
術的に不可能であり、図13のように隣との通信エリア
の間に隙間ができてしまい、車載機を車両の隅に取り付
けた状態で車両を駐車スペースに駐車した場合には車載
機が通信エリアから外れてしまい通信を行うことができ
なくなり、それ故、再度車両の位置を調整しなければな
らなくなる。また、駐車ではなく車両が通過する場合に
は、まったくの無通信の状況が発生してしまう。さら
に、図14に示すように、通信エリア間の隙間を無くべ
く、3台のアンテナ500の通信エリアの一部が重なる
ように設定すると、通信エリアが重なるいずれのアンテ
ナとも通信ができるが、前段で述べたアンテナ1台で通
信エリアを広げた時と同様な問題が発生することにな
る。また、法律上、インフラ側アンテナの電波として、
私有地構内から規定以上の強い電波が発射されることは
許されない状況にある。そのため、運用上、非常に難し
い状況になっている。
景の下になされたものであり、新規な構成にて通信の相
手方である移動体搭載通信機器と確実に通信を行うこと
ができる狭域無線用インフラ側アンテナ装置を提供する
ことにある。
よれば、通信エリア内での通信相手である移動体搭載通
信機器との電波状態を検出して知らせることにより、短
時間でリトライすることなく確実に移動体搭載通信機器
と通信を行うことが可能となる。
搭載通信機器との電波状態がよい方向にアンテナの向き
を調整できるようにしたり、請求項3に記載のように、
アクチュエータによりアンテナの向きを変えられるよう
にし、当該アクチュエータを制御してアンテナの向きを
移動体搭載通信機器との電波状態がよい方向に変更する
ようにしたり、請求項4に記載のように、アンテナの向
きを、規定の電界強度の電波が予め定められた移動体の
停止領域または通過領域の外に発射されないように制限
することもできる。
射方向を変化させながら移動体搭載通信機器と通信を行
うようにすることにより、通信エリアを実質的に広げる
ことができ、少ないアンテナ数で通信の相手方である移
動体搭載通信機器と確実に通信を行うことが可能とな
る。この場合、複数の移動体(通信機器)との通信が可
能となる。
発射方向を、規定の電界強度の電波が予め定められた移
動体の停止領域または通過領域の外に発射されないよう
に制限することもできる。
の形態を図面に従って説明する。本実施形態において
は、次のような無線通信によるサービス提供を行うシス
テムを想定している。図6に示すように、複数の駐車ス
ペースに自動車(車両)104が停車してその車両10
4での車載機(移動体搭載通信機器)103と通信で
き、店舗側の管理者はモニタ画面に映し出された通信結
果を見ながら対応できるようになっている。そして、店
舗側管理者は、来客した車両乗員に対して物品を手渡す
などのサービスを行う。
置と車両に搭載された車載機の位置関係を表した図であ
る。地面に支柱100が立てられ、その上端にはインフ
ラ側アンテナ101が支持されている。インフラ側アン
テナ101は、通信エリア102を有する。インフラ側
アンテナ101の通信エリア102は、車両104が停
車(または通過)する位置をカバーするように設計され
る。この通信エリア102は、指向性が鋭く、通信エリ
ア102の形状は、個々に注文して製品設計や試作段階
で何度も調整して決定される。
(移動体搭載通信機器)103が搭載されている。そし
て、インフラ側アンテナ101の通信エリア102に車
載機103が進入した時に始めて無線通信が行われる。
このように、指向性を有するインフラ側アンテナ101
による所定の通信エリア102内に、自動車(移動体)
に搭載した通信機器103が位置することにより無線通
信できるようになっている。
ク図を示す。アンテナ101には変調部202と復調部
203が接続されている。アンテナ101にて電波の発
射及び受信が行われ、その発射信号は変調部202から
出力し、受信信号は復調部203に入力される。変調部
202と復調部203は通信制御部204を介して中央
処理部205と接続されている。通信制御部204にお
いて、送受信の通信タイミングや通信プロトコル制御が
行われる。中央処理部205は通信処理を行う。
2と復調部203と通信制御部204と中央処理部20
5はそれぞれ別体としてもよいし、あるいは、少なくと
も1つ或いは全てを共通の筐体に組み込んでもよい。
207が備えられ、この2つのモータ206,207に
よりアンテナ101の向きを水平方向および垂直方向
(縦・横)に変えることができるようになっている。モ
ータ206,207は駆動回路208,209を介して
中央処理部205と接続され、中央処理部205により
モータ206,207が駆動制御される。さらに、モー
タ206,207の回転位置は位置検出センサ210,
211により検出され、その信号は中央処理部205に
送られる。
度出力部212が接続され、この受信電界強度出力部2
12は中央処理部205と接続されている。これによ
り、中央処理部205は、車載機から発せられる電波の
電界強度を監視して強度に応じたレベル判定を行う。
車載機からの受信電界強度を示した図である。レベル1
は、車載機からの電波の電界強度がまったく無い状態で
ある。レベル2は、車載機からの電波の電界強度はある
が、実際に通信を行うと通信リトライやエラーが発生す
る状態である。レベル3,4は、車載機からの電波の電
界強度は、十分な値であり、通信を行った場合、外乱が
発生しない限り、良好な通信が可能な状態である。
ンターフェース213を介して管理者側の上位機器(ホ
スト機器)である管理者用表示・操作部214が接続さ
れている。管理者用表示・操作部214はディスプレ
イ、キーボード、音声案内機器、音声認識機器などを具
備しており、これらを用いてサービス運用が行われる。
また、中央処理部205は上位機器214からの指示に
従い車載機との通信処理を行い、その結果を上位機器2
14に通知する。
電波の電界強度の状態が表示される。具体的には、図4
に示すように、ケース214aの正面に電波状態表示ラ
ンプ214bが配置され、図3の受信レベル(強度判定
結果)に応じたランプが点灯する。なお、電界強度の状
態を表示する方法として、電波状態表示ランプ214b
を点灯する方式の他にも、三次元表示(3D)や図形表
示などを用いて分りやすくディスプレイに表示してもよ
い。
に操作スイッチ214cが配置され、このスイッチ21
4cを操作することによりアンテナ101の向きを変え
ることができる。即ち、スイッチ214cを管理者が操
作すると、中央処理部205がモータ206,207を
制御して管理者が指示した方向へとアンテナの向きを変
更する。
路215を介して利用者用表示部216が接続されてい
る。利用者用表示部216として、具体的には図5に示
すように、ケース216aの正面にランプ216bが配
置され、中央処理部205は電波状態良好時にランプ2
16bを点灯させる。これにより、管理者ではなく車両
の運転手に電波状態が通知(視認)される。
相手である移動体搭載通信機器103との電波状態を検
出して、管理者用表示・操作部214や利用者用表示部
216を用いて管理者や運転者に知らせる。よって、短
時間でリトライすることなく確実に移動体搭載通信機器
103と通信を行うことが可能となる。ここで、電波状
態を知らせる方法として、視覚によるものの他にも聴覚
(警報音や音声など)により知らせるようにしてもよ
い。
が分かると、管理者は図4のスイッチ214cを用いて
インフラ側アンテナ101の向きを変更することができ
るが、他にも自動制御にてアンテナの向きを電波状態が
よい方向に変更するようにしてもよい。つまり、図2の
中央処理部205において、電界強度の測定結果に基づ
いて車載機との通信が最適な状態になるようにモータ2
06,207を制御する。またこの時のモータ位置から
計算して車両の位置(通信対象の車両)を特定する。
状態」と「モータ位置からの計算」について、詳しく説
明する。通信の最適な状態とは、図3においてa領域に
入っていることを意味する。但し、電波は周辺の金属な
どの影響で電波が反射して直接波と位相がずれて、合成
された波形の電界強度が小さくなることがある(マルチ
パス)ため、図中b部のように極端に電界強度が落ちて
しまうエリアが発生しまう。このエリア付近は、避ける
ような位置を選ぶ必要がある。これを考慮して、縦横の
方向に対してアンテナ101の向きを変えて、最適な状
態を探して通信を行う。
ンテナ101と車載機103の通信指向性の芯が合った
場合と判断し、車載機103の位置が特定できる。この
ことから、そのポイントにおけるモータ206,207
の位置信号、図1のエリアY、エリアZ、図6のエリア
Xのサイズから車載機の位置を「計算」して車両の位置
を特定することができる。その結果から図6の駐車スペ
ース(I), (II),(III)のどこに停車した車両か判断す
る。そして、その車載機との通信結果を結び付けて、図
2の表示・操作部214で管理者に案内することで、サ
ービスの運用が可能となる。
のエリアXとインフラ側アンテナ101の電波放射パタ
ーン(通信エリア)102に関するデータから、私有地
構内から規定の強度の電波が漏れないアンテナの向きの
制御範囲を計算で求めることも可能となる。
が大きい場合には、情報をホスト機器214へ通知して
中央処理部205とホスト機器214で処理を分担して
もよい。
用いた中央処理部205によるアンテナの方向制御の一
例を述べる。大量データや長い通信時間を要さない場
合、インフラ側アンテナ101の向きを固定する必要は
無く、図6で通信エリア102を、実線,一点鎖線,二
点鎖線で示すごとくアンテナ101の向きを常に変更し
て(いわゆる首振り動作を行って)、駐車スペース(I),
(II),(III) に進入してきた車両に対して待たせること
なく通信を開始することが可能となる。
(I), (II),(III) のうちの真中の駐車スペース (II) に
車両が停車した場合には、アンテナ101の向きがAか
らBの範囲で変更した時において通信エリア102内に
車載機103が位置している間に通信を行う。また、図
8のように、駐車スペース(I), (II),(III) のうちの右
側の駐車スペース(III) に車両が停車した場合には、ア
ンテナ101の向きがCからDの範囲で変更した時にお
いて通信エリア102内に車載機103が位置している
間に通信を行う。
れぞれ車が停車した時の電界強度の状況を図9に示す。
このように、1台のアンテナ101でも複数の車載機と
の通信を可能にすることができる。
通信可能な領域を移動させることにより電波の発射方向
を変化させながら移動体搭載通信機器103と通信を行
うようにしたので、通信エリアを実質的に広げることが
でき、少ないアンテナ数で通信の相手方である移動体搭
載通信機器103と確実に通信を行うことができる。こ
の場合、インフラ側アンテナ101に多方向から接近ま
たは停車している複数車両との通信を1台のアンテナで
行うことができる。これにより、コストダウンを図ると
ともに常に電波状態のよい通信システムを実現できる。
又この場合、電波の発射方向を、規定の電界強度の電波
が予め定められた自動車(移動体)の停止領域または通
過領域の外に発射されないように制限することができ
る。
無線通信において、インフラ側アンテナと車載機アンテ
ナの双方の角度は、電界強度に大きく影響する。従っ
て、車両に取り付けられる車載機は、車種によって、取
り付け角度、取り付け位置が違ってくる。現在、車両に
車載機を取り付ける際の制約としてアンテナ面の角度を
ある範囲で取り付けることにより対応しているが、本実
施形態では、それらの面倒な制約を取り除き、いつでも
電波状態のよい通信サービスを運用することができる。
なお、本実施形態では、アンテナ101の向きの変更は
横方向を中心に記述したが、縦方向についても同様に制
御を行うものとする。
フローチャートの一例を示す。まず、ステップ300
で、図1,6に示すエリアX,Y,Z及びアンテナ位置
Z1、通信エリアパターンに関するデータを取り込む
(入力する)。このデータから、ステップ301で、ア
ンテナの電波が構外に漏れず、且つ、駐車スペースをカ
バーするアンテナの向き変更の際の許容範囲を計算で求
めて設定を行う(記憶する)。そして、ステップ302
で通信制御を開始する。
どの計算結果に基づき制御を行い、ステップ304で車
載機103からの応答(あるいは所望の電界強度)があ
るか否かの判定を繰り返す。車載機からの応答(あるい
は所望の電界強度)が有ると、その車載機に対して、図
3の電界強度(通信状況)から最適な位置となるように
ステップ305,306で微調整を行う。但し、これ
は、車両の位置検出を必要としない時やアンテナの向き
を無条件で一定時間変更させて複数の車両との通信を優
先する場合には、必要としない。
に、移動体搭載通信機器103との電波状態がよい方向
にアンテナ101の向きを調整することとし、より詳し
くは、アクチュエータとしてのモータ206,207に
よりアンテナ101の向きを変えられるようにし、モー
タ206,207を制御してアンテナ101の向きを移
動体搭載通信機器103との電波状態がよい方向に変更
する。さらに、この場合、アンテナ101の向きを、規
定の電界強度の電波が予め定められた自動車(移動体)
の停止領域または通過領域の外に発射されないように制
限することができる。
決定して車両の位置を記録する。これは、再び同じ車載
機からの応答を受ける可能性があるので、この場合にも
対応可能とするためであり、インフラ側で車載機識別番
号(ID)を参照すれば、前回と同じ位置から車載機の
応答があった場合でも、新しい客か、先ほどの客かは判
別することができる。
継続して、ステップ309,310で通信リトライオー
バー又は異常が発生するか、通信(サービス)が完了し
た場合は、ステップ311でアンテナ101の向きの記
憶を解除し終了する。
説明してきたものの他にも、次のような形態にて実施し
てもよい。図2では中央処理部205を介してモータ駆
動を行う場合を示したが、図11に示すように、構成を
より簡素化させることもできる。図11において、バッ
テリ251とモータ207との間に切替スイッチ部25
2が配置されるとともに、バッテリ251とモータ20
6との間に切替スイッチ部253が配置されている。そ
して、人によるマニュアル操作にてスイッチSW1〜S
W4を作動させてモータ206,207を駆動してもよ
い(アンテナの向きを変えてもよい)。この場合の表示
に関して、電界強度が図3のレベル3以上に達した時、
図11の表示部250においてランプが点灯する。
の向きを変えてもよい。さらには、電界強度が大きくて
も反射の影響で通信できない場合はアンテナの向きを変
えるようにしてもよい。
搭載された車載機の位置関係を表した図。
の受信電界強度を示した図。
図。
図。
図。
の受信電界強度を示した図。
図。
フラ側アンテナ装置と車両に搭載された車載機の位置関
係を表した図。
面図。
面図。
通信エリア、103…車載機、104…車両、202…
変調部、203…復調部、204…通信制御部、205
…中央処理部、206,207…モータ、208,20
9…駆動回路、210,211…位置検出センサ、21
2…受信電界強度出力部、213…インターフェース、
214…管理者用表示・操作部、215…駆動回路、2
16…利用者用表示部。
Claims (6)
- 【請求項1】 指向性を有するアンテナによる所定の通
信エリア内に、移動体に搭載した通信機器が位置するこ
とにより無線通信できる狭域無線用インフラ側アンテナ
装置であって、 通信エリア内での通信相手である移動体搭載通信機器と
の電波状態を検出して知らせるようにしたことを特徴と
する狭域無線用インフラ側アンテナ装置。 - 【請求項2】 移動体搭載通信機器との電波状態がよい
方向にアンテナの向きを調整できるようにしたことを特
徴とする請求項1に記載の狭域無線用インフラ側アンテ
ナ装置。 - 【請求項3】 アクチュエータによりアンテナの向きを
変えられるようにし、当該アクチュエータを制御してア
ンテナの向きを移動体搭載通信機器との電波状態がよい
方向に変更するようにしたことを特徴とする請求項2に
記載の狭域無線用インフラ側アンテナ装置。 - 【請求項4】 アンテナの向きを、規定の電界強度の電
波が予め定められた移動体の停止領域または通過領域の
外に発射されないように制限したことを特徴とする請求
項2または3に記載の狭域無線用インフラ側アンテナ装
置。 - 【請求項5】 指向性を有するアンテナによる所定の通
信エリア内に、移動体に搭載した通信機器が位置するこ
とにより無線通信できる狭域無線用インフラ側アンテナ
装置であって、 電波の発射方向を変化させながら移動体搭載通信機器と
通信を行うようにしたことを特徴とする狭域無線用イン
フラ側アンテナ装置。 - 【請求項6】 電波の発射方向を、規定の電界強度の電
波が予め定められた移動体の停止領域または通過領域の
外に発射されないように制限したことを特徴とする請求
項5に記載の狭域無線用インフラ側アンテナ装置。
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JP2000310645A JP3810267B2 (ja) | 2000-10-11 | 2000-10-11 | 狭域無線用インフラ側アンテナ装置 |
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