JP3263191B2

JP3263191B2 - 電波伝搬シミュレーション装置

Info

Publication number: JP3263191B2
Application number: JP17519493A
Authority: JP
Inventors: 啓介武藤; 真一天谷; 憲治 ▲高▼野; 末男名越
Original assignee: Xanavi Informatics Corp
Current assignee: Xanavi Informatics Corp
Priority date: 1993-07-15
Filing date: 1993-07-15
Publication date: 2002-03-04
Anticipated expiration: 2017-03-04
Also published as: JPH0727805A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電波発信源から放射さ
れる電波の伝搬状態をシミュレーションする電波伝搬シ
ミュレーション装置に関する。

【０００２】

【従来技術とその問題点】電波発信源から放射される電
波の伝搬状態をシミュレーションする電波伝搬シミュレ
ーション装置が知られている。これらの装置では、シミ
ュレーションの対象となる地域のある観測地点におい
て、発信源から観測地点までの距離などに応じて観測地
点の電界強度基準値を求め、その基準値に観測地点固有
の補正値を加えて電界強度推測値を算出し、対象地域の
電波伝搬シミュレーションを行なっている。この補正値
には、建物占有率に相関する補正値、送受信系局条件に
よる補正値、その他補正値などがあり、代表的な地域に
おける過去の実験結果に基づいて推定されたものであ
る。

【０００３】しかしながら、従来の電波伝搬シミュレー
ション装置では、代表的な地域における過去の実験結果
から推定された補正値に基づいて電界強度推測値を算出
しているので、対象地域の地形、構成物などの環境条件
が変動すると電波の反射、吸収条件が変化し、算出され
た電界強度推測値に含まれる誤差が増加して電波伝搬シ
ミュレーションの精度が悪くなるという問題がある。

【０００４】本発明の目的は、電界強度の実測値を利用
して電波伝搬シミュレーションの精度を向上させること
にある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明による電
波伝搬シミュレーション装置は、観測地点の電波の強さ
の基準値を演算する基準値演算手段と、観測地点の電波
の強さの補正値を記憶する補正値記憶手段と、観測地点
の電波の強さの実測値を記憶する実測値記憶手段と、
実測値記憶手段内に当該観測地点の電波の強さの実測値
が存在するときは、基準値演算手段で演算された電波の
強さの基準値を、当該観測地点の実測値に基づいて補正
し、実測値記憶手段内に当該観測地点の電波の強さの
実測値が存在しないときは、基準値演算手段で演算され
た電波の強さの基準値を、補正値記憶手段に記憶されて
いる当該観測地点の補正値により補正して電波の強さの
推測値を演算する推測値演算手段とを備えることを特徴
とする。請求項２の発明による電波伝搬シミュレーショ
ン装置は、地図データを記憶する地図データ記憶手段
と、自車両の位置を検出する位置検出手段と、自車両の
進行方位を検出する方位検出手段と、少なくも位置検出
手段で検出された自車両の位置および入力された電波の
送信位置に基づいて電波の強さの基準値を演算し、少な
くとも、自車両の位置、方位検出手段で検出した進
行方位、電波の送信位置、および地図データ記憶手
段から読み出された地形条件に基づいて電波の強さの補
正値を演算し、基準値と補正値とに基づいて電波の強さ
の推測値を演算する演算手段とを備えることを特徴とす
る。なお、本発明による電波伝搬シミュレーション装置
を図１に示すように構成してもよい。すなわち、電波伝
搬シミュレーション装置は、地図データを記憶する地図
データ記憶手段５００と、電界強度の補正値を記憶する
補正値記憶手段５０１と、電界強度の演算条件を設定す
る演算条件設定手段５０２と、少なくとも地図データ記
憶手段５００に記憶されている地図データと、演算条件
設定手段５０２により設定された演算条件とに基づい
て、シミュレーション対象地域内の任意の観測地点の電
界強度基準値を演算する基準値演算手段５０３と、この
基準値演算手段５０３により演算された電界強度基準値
を、補正値記憶手段５０１に記憶されている観測地点の
補正値により補正して電界強度推測値を演算する推測値
演算手段５０４と、シミュレーション対象地域内の任意
の地点における電波伝搬状態を計測する計測手段５０５
とを備え、推測値演算手段５０４によって、基準値演算
手段５０３により演算された基準値と、補正値記憶手段
５０１に記憶されている観測地点の補正値と、計測手段
５０５により計測された電波伝搬状態とに基づいて電界
強度推測値を演算する。

【０００６】

【作用】観測地点において、実測値があれば実測値を用
いて電波の強さを演算する。自車両の位置、自車両の進
行方向、地図データなどにより電波の強さを算出する。

【０００７】

【実施例】図２は一実施例の構成を示す図である。電波
伝搬計測装置１００は、車両に搭載されて移動可能に構
成され、任意の測定地点における電界強度の減衰値を検
出して記録する。ハードディスク２００は、道路地図デ
ータ、代表的な地域における過去の実験結果から推定さ
れた補正値データ、電波伝搬計測装置１００により計測
された実測減衰値データなどを記録する。ワークステー
ション３００は、電波伝搬計測装置１００から任意の測
定地点で計測された減衰値を入力してハードディスク２
００に記憶するとともに、ハードディスク２００に記憶
されている補正値データ、実測減衰値データ、地図デー
タなどに基づいて電波伝搬シミュレーションを行なって
電界強度推測値を求め、ディスプレイ３０１に表示す
る。

【０００８】ここで、この実施例で採用する電界強度推
測値の算出方法について説明する。電界強度推測値Ｅ
（ｄＢμＶ／ｍ）は次式により算出される。

【数１】Ｅ（ｄＢμＶ／ｍ）＝Ｅｍ＋Ｂ＋Ｃｅ＋Ｅｔｃ・・・（１）ここで、Ｅｍ；電界強度基準中央値Ｂ；建物占有率にともなう補正値Ｃｅ；送受信系局条件による補正値Ｅｔｃ；その他補正値なお、以下では上記（１）式の右辺の第２項〜第４項を
補正項と呼ぶ。

【０００９】電界強度基準中央値Ｅｍとは、標準的な電
界強度推測値であり、例えば奥村カーブを基にした次の
計算式から求められる。送信電力を１ＫＷｅｒｐとする
と、

【数２】Ｅｍ（ｄＢμＶ／ｍ）＝１３９．４＋２０×ｌｏｇ₁₀ｆ−Ｌｂ・・・（２）ここで、ｆ；周波数（ＭＨｚ）Ｌｂ；基準伝搬損中央値（ｄＢ）基準伝搬損中央値（ｄＢ）は次式により求められる。

【数３】Ｌｂ（ｄＢ）＝６９．６＋２６．２×ｌｏｇ₁₀ｆ−１３．８×ｌｏｇ₁₀ｈ1 −ａ（ｈ2）＋（４４．９−６．６×ｌｏｇ₁₀ｈ1）ｌｏｂ₁₀Ｄ・・・（３）ここで、ｆ；周波数（ＭＨｚ）Ｄ；送信点と受信点の距離（Ｋｍ）ｈ1；送信アンテナ高（ｍ）ｈ2；受信アンテナ高（ｍ）（３）式におけるａ（ｈ2）は次式で表される。

【数４】ａ（ｈ2）＝（１．１×ｌｏｇ₁₀ｆ−０．７）ｈ2 −（１．６×ｌｏｇ₁₀ｆ−０．８）・・・（４）

【００１０】（１）式における建物占有率にともなう補
正値Ｂは、任意地域に存在する建造物の密集度に応じた
電界強度の減衰値である。また、送受信系局条件による
補正値Ｃｅは、フィーダー損失、フィルター損失、アン
テナ損失などの送受信機の信号伝送路上の減衰値であ
り、例えば次式により表される。

【数５】Ｃｅ＝１０×ｌｏｇ₁₀（Ｐ／１０００）−Ｆｒ−Ｔｒ＋Ａｇ・・・（５）ここで、Ｐ；送信機出力Ｆｒ；フィーダー損失Ｔｒ；フィルター損失Ａｇ；アンテナゲインさらに、その他補正値Ｅｔｃは、電波伝搬路上の地形条
件や、電波伝搬路方向と道路方向の違いなどのその他要
因による電界強度の減衰値である。

【００１１】図３は電波伝搬計測装置の構成を示すブロ
ック図である。なおこの実施例では、電波伝搬計測装置
を車両に搭載し、送信地点のアンテナから放射される電
波の電界強度をいくつかの測定地点で計測する場合を例
に上げて説明する。電界強度計１は、送信地点のアンテ
ナから放射される電波の電界強度を計測する。ＧＰＳ受
信機２は、衛星から放射されるＧＰＳ測位信号を受信す
る受信機であり、受信した情報に基づいて車両の現在位
置と進行方位を検出する。なお以下では、ＧＰＳによる
現在位置の検出をＧＰＳ測位と呼ぶ。ジャイロスコープ
３は車両の旋回角速度を検出する。マイクロコンピュー
ター４は、ジャイロスコープ３により検出された旋回角
速度に基づいて車両の旋回角度を算出し、さらに旋回角
度を積分して車両の進行方位を算出する。なお、ジャイ
ロスコープ３の出力に基づき算出された車両の進行方位
は、最初に設定された方位に旋回角度の積分値を加算し
た方位であり、当初の設定誤差と累積誤差により車両の
走行にともなって誤差が増加する。したがって、ＧＰＳ
受信機２で検出された正確な車両の進行方位により適
時、ジャイロスコープ３の出力に基づき算出された車両
の進行方位を補正する。

【００１２】車速センサー５は、例えば車両のトランス
ミッションに取付けられ、スピードメーターピニオン１
回転あたり所定数のパルス信号を発生する。マイクロコ
ンピューター４は、車速センサー５から出力される単位
時間当たりのパルス数またはパルス周期を検出すること
により車両の走行速度を算出するとともに、パルス数を
カウントすることにより車両の走行距離を算出する。な
おマイクロコンピューター４は、車速センサー５の出力
に基づいて算出した車両の走行距離と、ジャイロスコー
プ３の出力に基づいて算出した車両の進行方位とによ
り、車両の位置を算出する。以下では、ジャイロスコー
プ３と車速センサー５による現在位置の検出を推測航法
と呼ぶ。

【００１３】マイクロコンピューター４は、ＧＰＳ受信
機２、ジャイロスコープ３および車速センサー５からの
出力信号に基づいて現在位置を検出し、道路地図データ
を記憶しているＣＤ−ＲＯＭ６から現在位置周辺の道路
地図データを読み出してディスプレイ７に表示する。ま
たマイクロコンピューター４は、キーボード８から入力
された送信地点の位置と検出された現在位置とに基づい
て、送信地点までの直線距離や方向などの位置関係を演
算するとともに、上述した（２）〜（４）式により電界
強度基準中央値Ｅｍを算出し、次式により電界強度の減
衰値Ｒ（ｄＢ）を求める。

【数６】Ｒ（ｄＢ）＝Ｅｍ−Ｅｅｘｐ・・・（６）ここで、Ｅｍ；電界強度基準中央値（ｄＢμＶ／ｍ）Ｅｅｘｐ；電界強度実測値（ｄＢμＶ／ｍ）マイクロコンピューター４は、測定地点ごとに経緯度、
算出した電界強度基準中央値Ｅｍ、測定された電界強度
Ｅｅｘｐ、算出した減衰値Ｒおよび送信地点との位置関
係をフロッピーディスクドライブ９へ記録するととも
に、ディスプレイ７に表示されている道路地図上に各測
定地点ごとの電界強度を重畳して表示する。

【００１４】図４は、マイクロコンピューター４で実行
される制御プログラムを示すフローチャートである。こ
れらのフローチャートにより、電波伝搬計測装置１００
の動作を説明する。マイクロコンピューター４は、キー
ボード８から測定指令が入力されるとこの制御プログラ
ムの実行を開始する。実行開始後のステップＳ１におい
て、オペレーターによってキーボード８から入力された
送信点の位置を取り込み、続くステップＳ２で、キーボ
ード８から入力された実験条件を取り込む。上述した
（２），（３）式は送信電力が１ＫＷｅｒｐの場合の電
界強度中央基準値Ｅｍを表しており、実験に際しては実
際の送信電力、使用する周波数ｆ、送信アンテナの高さ
ｈ1、受信アンテナの高さｈ2などの実験条件を入力す
る。

【００１５】ステップＳ３において、図５に示す位置算
出サブルーチンを実行して現在位置、すなわち測定地点
を検出する。図５のステップＳ２１で、車速センサー５
の出力パルスのカウント値に基づいて車両の移動距離を
算出し、続くステップＳ２２で、ジャイロスコープ３の
出力角加速度に基づいて車両の進行方位を算出する。ス
テップＳ２３で、上記ステップで算出された車両の移動
距離と進行方位とに基づいて現在位置を推定する。ステ
ップＳ２４で、ＧＰＳ測位により検出された現在位置と
進行方位をＧＰＳ受信機２から入力し、続くステップＳ
２５で、ＧＰＳ測位により得られた現在位置と進行方位
の精度が高いか否かを判別する。

【００１６】ＧＰＳ測位による現在位置と進行方位の検
出精度（以下、ＧＰＳ測位精度と呼ぶ）は、ＧＰＳ信号
自体の精度と、車両と衛星との位置関係によってほぼ決
定される。前者のＧＰＳ信号自体の精度は、ＧＰＳ信号
に含まれる精度データにより示される。一方、後者の車
両と各衛星との位置関係は、例えば各衛星が接近してい
るほど、また各衛星の仰角が小さいほど精度が悪くな
る。そこで、ＧＰＳ信号に含まれる精度データおよび車
両と各衛星との位置関係をＧＰＳ測位精度に換算する換
算テーブルを設定して予めフロッピーディスクに記憶し
ておき、ＧＰＳ測位演算を行なうたびにその換算テーブ
ルを参照してＧＰＳ測位精度を求め、ＧＰＳ測位精度が
基準値よりも大きいときはＧＰＳ測位により検出された
現在位置と進行方位は不正確であると判断する。なお、
ＧＰＳ測位精度の判断は上記実施例に限定されない。

【００１７】ＧＰＳ測位精度が高いと判別されたときは
ステップＳ２６へ進み、そうでなければステップＳ２６
をスキップする。ステップＳ２６では、ＧＰＳ測位によ
り検出された正確な現在位置と進行方位により、推測航
法により算出された現在位置と進行方位を補正する。次
に、ステップＳ２７で現在位置データを更新して図３に
示す制御プログラムへリターンする。

【００１８】リターン後の図４のステップＳ４におい
て、上記ステップで入力された実験条件に基づいて
（２）〜（４）式により電界強度基準中央値Ｅｍを算出
し、続くステップＳ５で、電界強度計１により現在位置
の電界強度を検出する。そしてステップＳ６で、算出し
た電界強度基準中央値Ｅｍと検出した電界強度とに基づ
いて（６）式により減衰値Ｒを算出する。ステップＳ７
において、現在位置すなわち測定地点、電界強度基準中
央値Ｅｍ、電界強度、減衰値Ｒを対応づけてフロッピー
ディスクに記録する。

【００１９】図６は、ワークステーション３００で実行
される制御プログラムを示すフローチャートである。ワ
ークステーション３００は、キーボード３０２から電波
伝搬シミュレーションの開始指令が入力されるとこの制
御プログラムの実行を開始する。ステップＳ４１で、電
波伝搬計測装置１００から測定地点ごとの実測減衰値デ
ータを入力し、図８に示すようなデータフォーマットで
ハードディスク２００に記憶する。ステップＳ４２で、
キーボード３０２から入力された電波伝搬シミュレーシ
ョンに必要な以下に示す演算条件を取り込む。（１）送受信アンテナの設置高、ゲイン、パターン、傾
き（２）被測定電波周波数（３）送受信系フィーダーなどよる損失（４）送信地点（５）送信出力（６）電波伝搬路上の建物占有率

【００２０】ステップＳ４３において、電波伝搬シミュ
レーションを行なう観測地点を設定し、上記（２）〜
（４）式により電界強度基準中央値Ｅｍを算出する。次
にステップＳ４４で、図７に示す補正項演算ルーチンを
実行して上記（１）式の補正項を演算する。図７のステ
ップＳ６１において、送受信系局条件による補正値Ｃｅ
を上記（５）式により算出する。続くステップＳ６２
で、現在の観測地点までの伝搬路上に電波伝搬計測装置
１００により実測された減衰値があるか否かを判別し、
実測減衰値が存在すればステップＳ６３へ進み、なけれ
ばステップＳ６４へ進む。実測減衰値があるときは、そ
の実測減衰値を用いて電界強度推測値Ｅを求めるため
に、ステップＳ６３でハードディスク２００から実測減
衰値を読み出し、図６の制御プログラムへリターンす
る。

【００２１】一方、実測減衰値がないときは、上述した
各種補正値を用いて電界強度推測値を求める。まずステ
ップＳ６４で、建物占有率にともなう補正値Ｂをハード
ディスク２００から読み出す。ハードディスク２００に
は任意の建物占有率に対する一般的な補正値が記憶され
ており、予め入力された演算条件の内の電波伝搬路上の
建物占有率に応じた補正値を読み込む。なおこれらの補
正値は、代表的な地域における過去の実験結果から推定
された値である。次にステップＳ６５で、ハードディス
ク２００に記憶されている地図データに基づいて、電波
送信点とシミュレーションの対象地点との間の電波伝搬
路上の地形条件を把握し、続くステップＳ６６で、その
地形条件に応じたその他補正値Ｅｔｃをハードディスク
２００から読み出す。その後、図６の制御プログラムへ
リターンする。

【００２２】リターン後の図６のステップＳ４５におい
て、上記ステップで算出した電界強度基準中央値Ｅｍと
図７の補正項演算ルーチンで読み出された各補正値に基
づいて、（１）式により電界強度推測値Ｅを算出する。
そしてステップＳ４６で、算出された電界強度推測値Ｅ
をディスプレイ３０１に表示する。ステップＳ４７でキ
ーボード３０１からシミュレーションの停止指令が入力
されたか否かを判別し、停止指令が入力されたらプログ
ラムの実行を終了し、そうでなければステップＳ４８へ
進む。ステップＳ４８で観測地点をシミュレーション対
象地域内の新たな観測地点へ移動し、ステップＳ４３へ
戻って上記処理を繰り返す。

【００２３】図９は、シミュレーションの対象地域内の
多数の観測地点において電界強度推測値Ｅを算出し、電
界強度推測値のレベルに応じて色分けして表示した表示
例を示す。図の横軸は緯度を示し、縦軸は経度を示す。
この例では、電界強度推測値を４段階に区分し、各区分
を色分けしたものである。

【００２４】このように、シミュレーション対象地域内
の任意の地点において電波発信源から放射された電波の
電界強度を測定するとともに、地図データと設定された
演算条件とに基づいてその地点における電界強度の基準
中央値を算出し、電界強度実測値と電界強度基準中央値
とに基づいてその地点における電界強度の実測減衰値を
求める。また、地図データと設定された演算条件とに基
づいてシミュレーション対象地域内の任意の観測地点に
おける電界強度基準中央値を求め、電波発信源から観測
地点までの電波伝搬路上に実測減衰値があれば、その実
測減衰値と電界強度基準中央値とに基づいて電界強度推
測値を演算し、電波伝搬路上に実測減衰値がなければ、
代表的な地域における過去の実験結果に基づいて推定さ
れた補正値と電界強度基準中央値とに基づいて電界強度
推測値を演算するようにしたので、シミュレーション対
象地域の地形、構造物などの環境条件が変化しても正確
な電界強度推測値が得られ、電波伝搬シミュレーション
の精度が向上する。

【００２５】以上の実施例の構成において、ハードディ
スク２００が地図データ記憶手段および補正値記憶手段
を、ワークステーション３００が基準値演算手段および
推測値演算手段を、ＧＰＳ受信機２が位置検出手段を、
ジャイロスコープ３が方位検出手段をそれぞれ構成す
る。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、観
測地点における電波の強さの計測処理が簡単になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】発明の別の態様を示す図。

【図２】一実施例の構成を示すブロック図。

【図３】電波伝搬計測装置の構成を示すブロック図。

【図４】電波伝搬計測装置のマイクロコンピューターで
実行される制御プログラムを示すフローチャート。

【図５】位置算出サブルーチンを示すフローチャート。

【図６】ワークステーションで実行される制御プログラ
ムを示すフローチャート。

【図７】補正項演算ルーチンを示すフローチャート。

【図８】電波伝搬計測装置により計測された減衰値のデ
ータ記憶フォーマットを示す図。

【図９】電波伝搬シミュレーション結果の表示例を示す
図。

【符号の説明】

１電界強度計２ＧＰＳ受信機３ジャイロスコープ４マイクロコンピューター５車速センサー６ＣＤ−ＲＯＭ７ディスプレイ８キーボード９フロッピーディスクドライブ１００電波伝搬計測装置２００ハードディスク３００ワークステーション３０１ディスプレイ３０２キーボード５００地図データ記憶手段５０１補正値記憶手段５０２演算条件手段５０３基準値演算手段５０４推測値演算手段５０５計測手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者名越末男神奈川県座間市広野台２丁目4991 株式会社ザナヴィ・インフォマティクス内 (56)参考文献特開平４−100416（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01R 29/08 - 29/14 G09B 29/10 H04B 7/24 - 7/26 H04Q 7/00 - 7/04

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】観測地点の電波の強さの基準値を演算する
基準値演算手段と、観測地点の電波の強さの補正値を記憶する補正値記憶手
段と、観測地点の電波の強さの実測値を記憶する実測値記憶手
段と、前記実測値記憶手段内に観測地点の電波の強さの実測
値が存在するときは、前記基準値演算手段で演算された
前記電波の強さの基準値を、当該観測地点の実測値に基
づいて補正し、前記実測値記憶手段内に観測地点の電
波の強さの実測値が存在しないときは、前記基準値演算
手段で演算された前記電波の強さの基準値を、前記補正
値記憶手段に記憶されている当該観測地点の補正値によ
り補正して電波の強さの推測値を演算する推測値演算手
段とを備えることを特徴とする電波伝搬シミュレーショ
ン装置。
【請求項２】地図データを記憶する地図データ記憶手段
と、自車両の位置を検出する位置検出手段と、自車両の進行方位を検出する方位検出手段と、少なくも前記位置検出手段で検出された前記自車両の位
置および入力された電波の送信位置に基づいて電波の強
さの基準値を演算し、少なくとも、前記自車両の位
置、前記方位検出手段で検出した進行方位、前記電
波の送信位置、および前記地図データ記憶手段から読
み出された地形条件に基づいて電波の強さの補正値を演
算し、前記基準値と補正値とに基づいて電波の強さの推
測値を演算する演算手段とを備えることを特徴とする電
波伝搬シミュレーション装置。