JP6644740B2 - モバイルナビゲーション方法及びシステム - Google Patents

Description

本発明は、ナビゲーション手段、特に、モバイルナビゲーション方法及びシステムに関する。

一般に、電子レーダ測位プロセスは、エミッタから電磁波を発信し、目標物により反射されてエミッタに返送されてきた反射電磁波の情報に基づいて、目標物の相対距離及び速度を計測することにより行われる。実際には、目標物だけでなく、他の物体も電磁波を反射し得る。そのような環境で電磁的に測位プロセスが行われると、複数の反射電磁波が受信され得るので検知エラーが起こり易い。例えば、レーダ測位が周波数変調連続波（ＦＭＣＷ）により実行されると、物体による散乱挙動が起こって多方向性反射波が形成され得、異なる反射パスはマルチパス電磁波を引き起こすであろう。ＦＭＣＷレーダ測位方法では、異なるパスの電磁波が異なる距離を与えるので、マルチパス電磁波は、目標物の位置検知を不正確にしてしまう。

そこで、本発明は、目標地点を電磁的に測位し、その目標地点に向けて乗物を正確にガイドするためのモバイルナビゲーションシステム及び方法を提供することを目的とする。

本発明の一態様において、乗物をガイドするためのモバイルナビゲーションシステムは、乗物に搭載されて第１時点で第１感知ビームを発信して第２時点で第２感知ビームを発信する全方向レーダアンテナと、第１位置に配置された第１逆方向アンテナと、第１位置から特定距離を隔てた第２位置に配置された第２逆方向アンテナと、全方向レーダアンテナと電気的に接続された処理デバイスと、を備える。第１逆方向アンテナ及び第２逆方向アンテナは、第１感知ビームを受信し、それぞれ第１感知ビームの方向に対応して第１逆波及び第２逆波を返送する。第１逆方向アンテナ及び第２逆方向アンテナは、第２感知ビームを受信し、それぞれ第２感知ビームの方向に対応して第３逆波及び第４逆波を返送する。全方向レーダアンテナは、第１逆方向アンテナ及び第２逆方向アンテナから第１、第２、第３及び第４逆波を受信し、処理デバイスは、全方向レーダアンテナから第１、第２、第３及び第４逆波のデータを受信し、第１、第２、第３及び第４逆波の各々が伝送される距離並びに特定距離に従って、乗物の移動方向を決定する。

本発明の別の態様において、モバイルナビゲーション方法は、目標地点に向けて移動する乗物をガイドするために適用され、移動する乗物は、全方向アンテナであるレーダアンテナを備え、第１逆方向アンテナ及び第２逆方向アンテナは、互いに特定距離を隔てて目標地点の反対側に配置されている。モバイルナビゲーション方法は、第１時点で移動する乗物から第１感知ビームを発信し、第１感知ビームを受信して第１感知ビームの方向に対応して第１逆方向アンテナ及び第２逆方向アンテナからそれぞれ第１逆波及び第２逆波が返送されて第１逆波が伝送される第１距離及び第２逆波が伝送される第２距離を計測し、第１時点よりも後の第２時点で移動する乗物から第２感知ビームを発信し、第２感知ビームを受信して第２感知ビームの方向に対応して第１逆方向アンテナ及び第２逆方向アンテナからそれぞれ第３逆波及び第４逆波が返送されて第３逆波が伝送される第３距離及び第４逆波が伝送される第４距離を計測し、第１、第２、第３及び第４距離並びに特定距離に従って、移動する乗物の現在の移動方向を調整する必要が有るか否かを決定する。

本発明は、以下の詳細な記載及び添付の図を参照することで当業者には容易に明確になるであろう。

本発明の実施形態に係るモバイルナビゲーションシステムを示す模式図。

本発明の実施形態に係るモバイルナビゲーション方法を示す模式的フローチャート。

図２に示したモバイルナビゲーション方法における、特にステップＳ２４０の詳細を例示する模式的フローチャート。

第１乃至第４距離と特定距離ｄとの関係を示すスキーム。

図３Ａに示したモバイルナビゲーション方法における、特にステップＳ３３０の詳細を例示する模式的フローチャート。

本発明の実施形態に係る関連する方位角同士の関係を例示するスキーム。

本発明の別の実施形態に係る関連する方位角同士の関係を例示するスキーム。

本発明の別の実施形態に係るモバイルナビゲーション方法を示す模式的フローチャート。

図５に示したモバイルナビゲーション方法における、特にステップＳ５３０の詳細を例示する模式的フローチャート。

本発明は、以下の実施形態を参照してより具体的に記載される。本発明の好ましい実施形態に関する以下の記載は、図示及び記載のためだけに提示されるものであることに留意すべきである。また、開示形態そのもので網羅されるものでも限定されるものでもない。

図１には、本発明に係る乗物ガイド用モバイルナビゲーションシステムの実施形態が示されている。この実施形態において、モバイルナビゲーションシステム１０は、レーダアンテナ１００と、第１逆方向アンテナ１１０と、第２逆方向アンテナ１２０と、処理デバイス１３０と、を備えている。レーダアンテナ１００は、乗物１０５に搭載され、感知ビームを絶え間なく又は異なる時点で周期的に発信し続けている。例えば、レーダアンテナ１００は、全方向アンテナ（ＯＭＮＩアンテナ）又は方向性ビーム形成アンテナである。第１逆方向アンテナ１１０は、第１位置に配置され、第２逆方向アンテナ１２０は、第２位置に配置されている。第１位置と第２位置との間には、特定距離ｄがある。処理デバイス１３０は、レーダアンテナ１００からデータを受信するためにレーダアンテナ１００と電気的に接続されている。本実施形態において、処理デバイス１３０は、乗物１０５に配置されて乗物１０５と共に移動し、無線又は有線方式のいずれかでレーダアンテナ１００と電気的に接続されている。或いは、処理デバイス１３０は、乗物１０５を望ましい方向に沿ってガイドするため、乗物１０５又は乗物の運転者が処理デバイス１３０と通信することができるような状態で乗物１０５とは別個に配置され得る。例えば、処理デバイス１３０は、ネットワークノードに配置され得る。本発明の操作原理は、図１、２、３Ａ、３Ｂに示されるシステム、フローチャート及びスキームを用いて以下に記載される。

図１に示されるモバイルナビゲーションシステムの実施形態では、レーダアンテナ１００が、第１時点で第１感知ビームを発信し、その後、第２時点で第２方向に第２感知ビームを発信する。第１逆方向アンテナ１１０は、第１感知ビームが発信された場所へ信号を返送するアンテナであり、同様に、第２逆方向アンテナ１２０は、第２感知ビームが発信された場所へ信号を返送するアンテナである。第１逆方向アンテナ１１０は、第１感知ビームを受信し、受信した第１感知ビームに応じて対応する波を返送する。返送された対応する波は、所謂、第１逆波と呼ばれる。第２逆方向アンテナ１２０も、第１感知ビームを受信し、受信した第１感知ビームに応じて対応する波、所謂、第２逆波を返送する。同様に、第１逆方向アンテナ１１０は、第２感知ビームを受信し、受信した第２感知ビームに応じて対応する波、所謂、第３逆波を返送する。第２逆方向アンテナ１２０も、第２感知ビームを受信し、受信した第２感知ビームに応じて対応する波、所謂、第４逆波を返送する。レーダアンテナ１００は、逆方向アンテナ１１０、１２０から第１乃至第４逆波を受信し、処理デバイス１３０は、レーダアンテナ１００から第１乃至第４逆波を受信する。第１乃至第４逆波の情報、そして、第１逆方向アンテナ１１０の位置と第２逆方向アンテナ１２０の位置との間の特定距離ｄの情報に従って、処理デバイス１３０は、乗物１０５が次にガイドされるべき方向を決定する。例えば、乗物１０５が最初に方向Ｍに移動しており、処理デバイス１３０から出された制御コマンドに応じて移動方向が随意に調整される。

図２に示したモバイルナビゲーション方法の実施形態では、ＯＭＮＩアンテナが、レーダアンテナ１００の例として用いられ、ガイドされる乗物に配置される。まず、レーダアンテナ１００が、第１時点で第１感知ビームを発信する（ステップＳ２００）。第１感知ビームを受信したのち、第１逆方向アンテナ１１０は第１逆波を返送し、第２逆方向アンテナ１２０は第２逆波を返送する。その際、第１逆波が伝送される第１距離及び第２逆波が伝送される第２距離が計測される（ステップＳ２０５）。第１及び第２距離に関する情報は、その後、処理デバイス１３０に伝送される（ステップＳ２１０）。ステップＳ２００で第１感知ビームが発信されたのち、乗物１０５に搭載され乗物１０５と共に方向Ｍに移動するレーダアンテナ１００は、更に、第２時点で第２感知ビームを発信する（ステップＳ２２０）。第２感知ビームを受信したのち、第１逆方向アンテナ１１０は第３逆波を返送し、第２逆方向アンテナ１２０は第４逆波を返送する。その際、第３逆波が伝送される第３距離及び第４逆波が伝送される第４距離が計測される（ステップＳ２２５）。第３及び第４距離に関する情報は、その後、処理デバイス１３０に伝送される（ステップＳ２３０）。そして、ステップＳ２４０において、処理デバイス１３０は、第１、第２、第３及び第４距離、第１逆方向アンテナ１１０の位置と第２逆方向アンテナ１２０の位置との間のデフォルト特定距離ｄ及び第１時点から第２時点までの期間内における方向Ｍでの乗物１０５の遷移に基づいて、移動方向を調整すべきか、また、調整するのであればどのように調整すべきかを決定する。

更に図３Ａ及び図３Ｂを参照して、より例示された詳細が本発明の理解を容易にするために与えられる。図３Ａに示されるフローチャートは、ステップＳ２４０の詳細を示し、図３Ｂに示されるスキームは、第１、第２、第３及び第４距離と、第１逆方向アンテナ１１０の位置と第２逆方向アンテナ１２０の位置との間の特定距離ｄと、の関係を示している。ステップＳ２１０及びＳ２３０の後、処理デバイス１３０は、第１、第２、第３及び第４距離に関連する情報を受信する。その後、ステップＳ３０２において処理デバイス１３０は、第１時点でのレーダアンテナ１００の位置を中心とし、且つ第１距離を半径とする円（以下、第１定義円という）を設定する。その後、ステップＳ３０４において処理デバイス１３０は、第１時点でのレーダアンテナ１００の位置を中心とし、且つ第２距離を半径とするもう一つの円（以下、第２定義円という）を設定する。同様に、ステップＳ３０６において処理デバイス１３０は、第２時点でのレーダアンテナ１００の位置を中心とし、且つ第３距離を半径とする別の円（以下、第３定義円という）を設定する。その後、ステップＳ３０８において処理デバイス１３０は、第２時点でのレーダアンテナ１００の位置を中心とし、且つ第４距離を半径とする更に別の円（以下、第４定義円という）を設定する。

第１定義円と第３定義円とは、少なくとも一つの第１交差点を有し、第２定義円と第４定義円とは、少なくとも一つの第２交差点を有する。次にステップＳ３１０において、少なくとも一つの第１交差点と少なくとも一つの第２交差点とが位置決定される。実際の状況に応じて、一つ又は二つの交差点が、一対の定義円（例えば、第１定義円と第３定義円又は第２定義円と第４定義円）毎に位置決定されてもよい。図３Ｂに示した例では、第１定義円Ｃ_１１と第３定義円Ｃ_２１とがＴ_１及びＴ_３の二点で交差し、第２定義円Ｃ_１２と第４定義円Ｃ_２２とがＴ_２点で交差している。交差点Ｔ_１及びＴ_３のうちの一つは、第１又は第２逆方向アンテナいずれか一方の位置のはずであり、交差点Ｔ_２は、他方の逆方向アンテナの位置のはずである。従って、交差点Ｔ_１又はＴ_３を第１仮位置、すなわち、一方のアンテナ位置とし、交差点Ｔ_２を第２仮位置、すなわち、他方のアンテナ位置とする（ステップＳ３１０）。その後、ステップＳ３２０において、第１仮位置と第２仮位置との間の距離が計測されて特定距離ｄと比較される。この距離が特定距離ｄと実質的に等しい場合、第１及び第２仮位置は、第１及び第２逆方向アンテナ１１０、１２０の位置であると決定される。このようにして、乗物がガイドされる方向が決定される（ステップＳ３３０）。一方、距離が特定距離ｄと一致しない場合には、第１及び第２逆方向アンテナ１１０、１２０を位置決定するために更なる操作が実行される。

ステップＳ３３０は、以下でより詳細に記載される。一旦、第１及び第２逆方向アンテナ１１０、１２０の位置が決定されると、第１時点における乗物１０５上のレーダアンテナ１００の位置Ｐ_１、第１仮位置の位置（例えば、Ｔ_１）及び第２仮位置の位置（例えば、Ｔ_２）による第１三角形が形成され得る。同様に、第２時点における乗物１０５上のレーダアンテナ１００の位置Ｐ_２、第１仮位置の位置（例えば、Ｔ_１）及び第２仮位置の位置（例えば、Ｔ_２）による第２三角形が形成され得る。そして、第１三角形の頂点Ｐ_１での角度及び第２三角形の頂点Ｐ_２での角度に基づいて、乗物１０５が点Ｔ_１、Ｔ_２の中間に近づいているかどうかが決定される。第１三角形の頂点Ｐ_１での角度が、第２三角形の頂点Ｐ_２での角度よりも大きい場合、乗物１０５は、点Ｔ_１、Ｔ_２の中間から離れていっていると推察される。このとき、乗物１０５の現在の移動方向Ｍは、調整される。一方、第１三角形の頂点Ｐ_１での角度が、第２三角形の頂点Ｐ_２での角度よりも小さい場合、乗物１０５は、点Ｔ_１、Ｔ_２の中間に向かっていると推察される。このとき、乗物１０５は、方向Ｍに移動し続ける。

上述のように、二つの仮位置間の距離が特定距離ｄと一致しない場合、すなわち、ステップＳ３２０での結果が「ＮＯ」の場合、第１及び第２逆方向アンテナ１１０、１２０の位置を決定するために更なる操作が行われる（すなわち、ステップＳ３４０に進む）。第１定義円と第４定義円とは、少なくとも一つの第３交差点を有する。第２定義円と第３定義円とは、少なくとも一つの第４交差点を有する。ステップＳ３４０では、少なくとも一つの第３交差点及び少なくとも一つの第４交差点が、位置決定されて第１及び第２逆方向アンテナ１１０、１２０の第３仮位置及び第４仮位置の位置だと仮定される。実際の状況に応じて、一つ又は二つの交差点が、二つの定義円の間に位置され得る。乗物１０５上のレーダアンテナ１００の位置により形成された二つの三角形の頂点角度の関係、そして二つの異なる時点それぞれにおける第３仮位置及び第４仮位置に従って、乗物１０５の現在の移動方向に修正の必要があるか否か決定される（ステップＳ３５０）。別の実施形態では、ステップＳ３５０の前に第１及び第２逆方向アンテナ１１０、１２０の位置を確認するために、第３及び第４仮位置間の距離が第１及び第２逆方向アンテナ１１０、１２０間の特定距離ｄと一致するかどうか任意に決定される。その結果が「ＹＥＳ」の場合にはステップＳ３５０が実行され、そうでない場合にはプロセスはステップＳ２００に戻ってやり直しとなる。別の例では、上述したような判別操作が排除され、第３及び第４仮位置が適切なアルゴリズムに従って決定されたのち、直接にステップＳ３５０が実行される。確認のための判別ステップが、モバイルナビゲーション方法の信頼性を高めることは理解できるであろう。

別の実施形態では、第２距離が第１定義円の半径として用いられ、第１距離が第２定義円の半径として用いられる。一方、第３距離及び第４距離は、それぞれ依然として第３定義円及び第４定義円の半径として用いられる。ＯＭＮＩアンテナは、周囲に向けて放射状に感知ビームを発信するので、各々の定義円は、感知ビームを反射する物体の推定位置を表し、定義円の半径は、その物体とＯＭＮＩアンテナとの間の距離を表す。言い換えれば、第１時点での第１定義円は、ビーム反射性物体が存在し得る位置セットを表し、第１時点での第２定義円は、別のビーム反射性物体が存在し得る位置セットを表す。ここで用いられる「第１」及び「第２」という語彙は、いかなる連続性を意味するものでなく、異なることを意味している。同様に、第２時点での第３定義円は、第１及び第２定義円の一方に対応するビーム反射性物体が存在し得る位置セットを表し、第２時点での第４定義円は、第１及び第２定義円の他方に対応するビーム反射性物体が存在し得る位置セットを表す。

例えば、図３Ｂに示すように、乗物１０５及びレーダアンテナ１００が、第１時点において点Ｐ_１に位置し、ある期間に方向Ｍに沿って移動したと仮定する。そして、第２時点において乗物１０５及びレーダアンテナ１００は、点Ｐ_２で示される位置に達する。距離ｒ_１１、ｒ_１２は、それぞれ二つのビーム反射性物体と点Ｐ_１にあるレーダアンテナとの間の距離であり、距離ｒ_２１、ｒ_２２は、それぞれ二つのビーム反射性物体と点Ｐ_２にあるレーダアンテナとの間の距離である。このような状況において、定義円Ｃ_１１は、点Ｐ_１を中心として且つ距離ｒ_１１を半径として設定され、定義円Ｃ_１２は、点Ｐ_１を中心として且つ距離ｒ_１２を半径として設定され、定義円Ｃ_２１は、点Ｐ_２を中心として且つ距離ｒ_２１を半径として設定され、定義円Ｃ_２２は、点Ｐ_２を中心として且つ距離ｒ_２２を半径として設定される。定義円Ｃ_１１、Ｃ_２１は点Ｔ_１、Ｔ_３で交差し、定義円Ｃ_１２、Ｃ_２２は点Ｔ_２で交差し、定義円Ｃ_１１、Ｃ_２２は点Ｆ_１、Ｆ_２で交差する。

例では、定義円Ｃ_１１が第１定義円で、定義円Ｃ_１２が第２定義円で、定義円Ｃ_２１が第３定義円で、定義円Ｃ_２２が第４定義円で、点Ｔ_１、Ｔ_３の位置が第１仮位置候補で、点Ｔ_２の位置が第２仮位置候補で、点Ｆ_１、Ｆ_２の位置が第３仮位置候補と仮定する。この例では、定義円Ｃ_１２、Ｃ_２１の間に交差が無いので、第４仮位置は存在しない。第１仮位置の一つ（例えば、点Ｔ_１）と第２仮位置（点Ｔ_２）との間の距離が特定距離ｄと実質的に等しい場合、逆方向アンテナは、それぞれ点Ｔ_１、Ｔ_２に位置していると推察され得る。この情報は、乗物１０５をガイドするのに付託される。

別の例では、定義円Ｃ_１２が第１定義円で、定義円Ｃ_１１が第２定義円で、定義円Ｃ_２１が第３定義円で、定義円Ｃ_２２が第４定義円であると仮定される。定義円Ｃ_１２、Ｃ_２１は交差を有さないので、第１仮位置は存在しない。この場合、点Ｆ_１、Ｆ_２の位置が第２仮位置候補で、点Ｔ_２の位置が第３仮位置候補で、点Ｔ_１、Ｔ_３の位置が第４仮位置候補である。従って、図３Ａに示したステップＳ３２０では、第１仮位置が存在しないことから結果は「ＮＯ」となり、プロセスはステップＳ３４０に進む。更に、上記記載から、逆方向アンテナが点Ｔ_２に配置され、別の逆方向アンテナの位置に対して二つの候補、例えば、Ｔ_１、Ｔ_３があることは理解できるであろう。従って、点Ｔ_１、Ｔ_２間の距離と特定距離ｄとの比較、そして、点Ｔ_３、Ｔ_２間の距離と特定距離ｄとの比較により、ステップＳ３２０において、特定距離ｄと実質的に等しい距離を点Ｔ_２から隔てた点Ｔ_１、Ｔ_３のうちの一つが、もう一つの逆方向アンテナの位置であろう。そして、得られた情報に基づいて、どのように乗物がガイドされるべきかが、ステップＳ３５０で決定される。ステップＳ３５０は、ステップＳ３３０と同様の様式又はステップＳ３３０を適切に変更することで実行され得る。

点Ｐ_１と点Ｐ_２とを結ぶ線が点Ｔ_２を通過する例では、点Ｔ_２から点Ｔ_１までの距離及び点Ｔ_２から点Ｔ_３までの距離の両方が、特定距離ｄと実質的に等しい。そのため、ステップＳ３２０での比較結果が「ＹＥＳ」となり、ステップＳ３３０が実行される。この例では、ステップＳ３３０は、最初に三角形により乗物の移動方向（例えば、Ｐ_１からＰ_２又はＰ_２からＰ_１）が決定されることで実行される。その後、乗物は、決定された移動方向に依って点Ｔ_１又は点Ｔ_３に向かって移動し、そのまましばらく移動し続ける。点Ｔ_１、Ｔ_３からの反射波のエネルギ変化を各々モニタすることにより、逆方向アンテナの位置は、例えば、点Ｔ_１又は点Ｔ_３のように決定され得る。また、第１時点及び第２時点で受信された逆波の強度に従って、移動方向を調整すべきか、また、調整するのであればどのようにして調整するのかが決定され得る。

他の例では、第１、第２、第３及び第４定義円が、それぞれ円Ｃ_１１、Ｃ_１２、Ｃ_２２及びＣ_２１、或いは、それぞれ円Ｃ_１２、Ｃ_１１、Ｃ_２２及びＣ_２１である。仮位置及び逆方向アンテナの位置決め方法、そして、移動方向の決定及び調整は、上述した実施形態及び例のように実行され得、ここでは重複して記載しない。

以下では、図４Ａのフローチャートを参照してステップＳ３３０について詳細に記載する。ステップＳ３２０の次に、第１仮位置と第２仮位置とを結ぶベースラインが位置決定される（ステップＳ４００）。そして、ベースラインと、第１時点におけるＯＭＮＩアンテナ及び第１仮位置を結ぶ線と、が成す第１角度（方位角）が計測され（ステップＳ４１２）、また、ベースラインと、第１時点におけるＯＭＮＩアンテナ及び第２仮位置を結ぶ線と、が成す第２角度（方位角）が計測される（ステップＳ４１４）。その後、ベースラインと、第２時点におけるＯＭＮＩアンテナ及び第１仮位置を結ぶ線と、が成す第３角度（方位角）が計測され（ステップＳ４１６）、また、ベースラインと、第２時点におけるＯＭＮＩアンテナ及び第２仮位置を結ぶ線と、が成す第４角度（方位角）が計測される（ステップＳ４１８）。次にステップＳ４２０で、第１方位角が第２方位角よりも大きいか否かが決定される。もし大きければ、第３方位角が第１方位角よりも大きいか否かが決定され（ステップＳ４３０）、もし小さければ、第４方位角が第２方位角よりも大きいか否かが決定される（ステップＳ４６０）。ステップＳ４３０又はステップＳ４６０のいずれかで比較結果が「ＹＥＳ」であれば、移動方向を調整するためにステップＳ４４０に進む。そうでなければステップＳ４５０に進み、乗物は、現在の移動方向に沿って移動し続ける。

この実施形態では、移動方向が変更されるべきか否かが、第１、第２、第３及び第４方位角を用い、図４Ａに示したフローチャートのステップを実行することにより決定される。しかしながら、乗物をガイドするという目的が達成される限り、方位角は別のアルゴリズムに適用されてもよい。

以下では、図４Ｂを参照して図４Ａのフローチャートに示したモバイルナビゲーション方法を更に詳述する。図４Ｂは、関連する方位角同士の関係を例示している。この例において、モバイルナビゲーションシステムは、ＯＭＮＩアンテナを備えた乗物が目標地点ＤＥＴに到着するようにガイドすることを目的としている。ここでは、ＯＭＮＩアンテナが方向Ｍに沿って地点Ｐ_１から地点Ｐ_２に移動すると仮定する。第１逆方向アンテナ１１０及び第２逆方向アンテナ１２０は、上述したいずれかの方法で配置されている。ベースラインは、第１逆方向アンテナ１１０と第２逆方向アンテナ１２０とを結ぶラインセグメントであり、目標地点ＤＥＴは、第１逆方向アンテナ１１０と第２逆方向アンテナ１２０との間のラインセクションの中点である。第１方位角は方位角ａ_１で、第２方位角は方位角ａ_２で、第３方位角は方位角ａ_３で、第４方位角は方位角ａ_４であり、この例では、第１方位角は第２方位角よりも大きく、第３方位角は第１方位角よりも小さい。その結果、図４Ａのフローチャートに示されたモバイルナビゲーション方法に従って、移動方向が調整されないようにステップＳ４２０、Ｓ４３０及びＳ４５０が連続的に実行される。言い換えれば、ＯＭＮＩアンテナを備えた乗物１０５は、方向Ｍに沿って移動し続ければ目標地点ＤＥＴに近づいていく。

図４Ｃは、関連する方位角同士の別の関係を例示している。この例においても、モバイルナビゲーションシステムは、ＯＭＮＩアンテナを備えた乗物が目標地点ＤＥＴに到着するようにガイドすることを目的としている。同様にここでは、ＯＭＮＩアンテナが方向Ｍに沿って地点Ｐ_１から地点Ｐ_２に移動すると仮定する。第１逆方向アンテナ１１０及び第２逆方向アンテナ１２０は、上述したいずれかの方法で位置決定されている。ベースラインは、第１逆方向アンテナ１１０と第２逆方向アンテナ１２０とを結ぶラインセグメントであり、目標地点ＤＥＴは、第１逆方向アンテナ１１０と第２逆方向アンテナ１２０との間のラインセクションの中点である。第１方位角は方位角ａ_１で、第２方位角は方位角ａ_２で、第３方位角は方位角ａ_３で、第４方位角は方位角ａ_４である。この例では、第１方位角は第２方位角よりも大きく、第３方位角は第１方位角よりも大きい。その結果、図４Ａのフローチャートに示されたモバイルナビゲーション方法に従って、移動方向が調整されるようにステップＳ４２０、Ｓ４３０及びＳ４４０が連続的に実行される。

一旦、本発明に従って乗物の移動方向が調整されると決定されると、実際の必要性に応じて移動方向を調整する様々な方法がある。例えば、乗物が徐々に目標地点に近づくように動的に移動方向を調整することが好ましい。具体的には、移動方向の動的調整では、第１方位角ａ_１が徐々に減少する。

目標地点ＤＥＴは、第１逆方向アンテナ１１０と第２逆方向アンテナ１２０との間のラインセクションの中点である必要は無いことに留意すべきである。実際には、目標地点が、第１逆方向アンテナ１１０及び第２逆方向アンテナ１２０の位置に対して一定又は導き出せる関係である限り、本発明に係るモバイルナビゲーションシステム１０は、以前にインプットされた位置関係に基づいて、目標地点ＤＥＴに乗物１０５をガイドする適切なナビゲーションアプリケーションとして機能し得る。

上記実施形態及び例は、ＯＭＮＩアンテナを本発明のレーダアンテナとして用いて記載したが、レーダアンテナは方向性ビーム形成アンテナであってもよく、方向性ビーム形成アンテナを備えた対応するナビゲーション方法は、本発明の精神から逸脱することなく上記実施形態及び例を変更することで実現され得る。

図５は、図１に示したモバイルナビゲーションシステム１０により実行されるモバイルナビゲーション方法を実施する際のフローチャートであり、方向性ビーム形成アンテナが、レーダアンテナ１００として用いられると共に乗物１０５に搭載されている。この実施形態では、逆方向アンテナ（例えば、第１逆方向アンテナ１１０又は第２逆方向アンテナ１２０）が特定エリア内に存在するか否かを検知するために、第１感知ビームが、方向性ビーム形成アンテナ１００により第１時点で発信される（ステップＳ５００）。第１逆波が、第１逆方向アンテナ１１０によって第１感知ビームに応じて返送される、或いは、第２逆波が、第２逆方向アンテナ１２０によって第１感知ビームに応じて返送され、第１又は第２逆波が方向性ビーム形成アンテナ１００により受信された場合（ステップＳ５１０）、逆方向アンテナは、感知ビームの感知エリア内に存在すると決定され得る。方向性ビーム形成アンテナ１００により発信されたすべての感知ビームは、特定の発信角度を有するので、第１感知ビームの第１発信角度は、第１又は第２逆波を受信すると得られる。更に、第１逆波が返送される第１距離は、例えば、パルスレーダが用いられた場合には、第１逆波の返送時間に従って計測され得る（ステップＳ５１２）。また、第１逆波が返送される第１距離は、例えば、周波数変調連続波（ＦＭＣＷ）レーダが用いられた場合には、感知ビームと第１逆波との周波数差に従って計測され得る。本発明で用いられる方向性ビーム形成アンテナ１００は、発信角度がシフト可能なアンテナでもよいし、発信角度が固定されたアンテナでもよい。

第１感知ビームが、方向性ビーム形成アンテナ１００により第１時点で発信された後、第２感知ビームが、方向性ビーム形成アンテナ１００により第２時点で発信される（ステップＳ５２０）。同様に、逆方向アンテナ（例えば、第１逆方向アンテナ１１０又は第２逆方向アンテナ１２０）が、特定エリア内に存在するか否か決定される（ステップＳ５２０）。第３逆波が、第１逆方向アンテナ１１０によって第２感知ビームに応じて返送される、或いは、第４逆波が、第２逆方向アンテナ１２０によって第２感知ビームに応じて返送され、第３又は第４逆波が方向性ビーム形成アンテナ１００により受信された場合（ステップＳ５２２）、第１逆波を発信する逆方向アンテナ以外の逆方向アンテナが、第２感知ビームの感知エリア内に存在すると決定され得る。第２感知ビームの第２発信角度は、第３又は第４逆波を受信すると得られ、その後、第２逆波が返送される第２距離が、第２逆波の返送時間に従って計測され得る（ステップＳ５２４）。

次に、ステップＳ５３０に進む。いくつかのパラメータ、例えば、第１距離、第２距離、第１発信角度及び第２発信角度に従って、乗物１０５の移動方向が調整されるべきか、また、調整されるのであればどのように調整されるべきかが決定され得る。

更に、図６は、図５に示したモバイルナビゲーション方法の特にステップＳ５３０の詳細を例示している。ステップＳ５１２及びＳ５２４の後、上述したパラメータが得られる。その後、第１又は第２逆波を発信又は反射する物体のおおよその位置が、第１距離及び第１発信角度に従って計測され（ステップＳ６００）、これを第１位置とする。同様に、第３又は第４逆波を発信又は反射する物体のおおよその位置が、第２距離及び第２発信角度に従って計測され（ステップＳ６１０）、これを第２位置とする。次に、ステップＳ６２０において、移動方向を調整する必要があるか否かが、第１位置、第２位置及び現在の移動方向（例えば、方向Ｍ）の関係に従って決定される。種々のアルゴリズムが、必要に応じて移動方向を調整するのに適用され得る。本発明の目的は、どのアルゴリズムが適用されるかにかかわらず達成可能である。例えば、現在の方向、例えば、方向Ｍに移動している乗物１０５が、実際に第１位置及び第２位置の両方から離れていく場合、移動方向は、第１及び第２位置のうち遠い方に乗物が移動するよう調整されるべきである。第１又は第２位置に向かう乗物の移動は、段階的な接近又は第１位置と第２位置との間の位置への方向転換により達成され得る。

図３Ａ−３Ｂ及び図４Ａ−４Ｃに示した上記実施形態と比較して、図６に示すモバイルナビゲーション方法は、計測操作がより簡単である。方向性ビーム形成アンテナ１００により発信されるすべての感知ビームが、特定の発信角度を有するので、逆波を受信する方向性ビーム形成アンテナに対する、感知ビームを対応する逆波として反射する物体の向きが、感知ビームの発信角度から直接に導き出し得る。更に、感知ビームの発信から逆波の受信までの時間差に従って、方向性ビーム形成アンテナとビーム反射性物体との距離が直接に取得され得る。言い換えれば、乗物をガイドするのに必要な方位角及び距離情報が簡単に得られ、複雑な操作を伴わない。

マルチパス反射が問題とならないエリア、例えば、オープンスペースでモバイルナビゲーションが実行される場合、乗物のガイダンスを行うため、逆方向アンテナの代わりに二つの特定ビーム反射性物体が用いられ得る。逆方向アンテナの省略は、ナビゲーションシステムのコスト低減に寄与する。

以上のように、乗物にレーダアンテナを設け、目標地点の周囲に二つの逆方向アンテナ又は特定ビーム反射性物体を配置することで、目標地点を動的に位置決定して乗物の移動方向を適応的に調整することができる。更に、レーダ波の返送速度及び返送時間をモニタすることで、レーダアンテナに対する乗物の移動速度並びに目標地点の向き及び距離が、到着時間を見積もるために計測され得る。

Claims (8)

1. 目標地点に向けて移動する乗物をガイドするためのモバイルナビゲーション方法であって、前記移動する乗物は、全方向アンテナであるレーダアンテナを備え、第１逆方向アンテナ及び第２逆方向アンテナは、互いに特定距離を隔てて前記目標地点の反対側に配置され、
   第１時点で前記移動する乗物から第１感知ビームを発信し、
   前記第１感知ビームを受信して前記第１感知ビームの方向に対応して前記第１逆方向アンテナ及び第２逆方向アンテナからそれぞれ第１逆波及び第２逆波が返送され、前記第１逆波が伝送される第１距離及び前記第２逆波が伝送される第２距離を計測し、
   前記第１時点よりも後の第２時点で前記移動する乗物から第２感知ビームを発信し、
   前記第２感知ビームを受信して前記第２感知ビームの方向に対応して前記第１逆方向アンテナ及び第２逆方向アンテナからそれぞれ第３逆波及び第４逆波が返送され、前記第３逆波が伝送される第３距離及び前記第４逆波が伝送される第４距離を計測し、
   前記第１、第２、第３及び第４距離並びに前記特定距離に従って、前記移動する乗物の現在の移動方向を調整する必要が有るか否かを決定することを特徴とするモバイルナビゲーション方法。
2. 前記レーダアンテナは、全方向アンテナであり、前記移動する乗物の現在の移動方向を調整する必要が有るか否かを決定する際には、
   前記第１時点での前記全方向アンテナの位置を中心とし、且つ前記第１距離を半径とした第１定義円を定義し、
   前記第１時点での前記全方向アンテナの位置を中心とし、且つ前記第２距離を半径とした第２定義円を定義し、
   前記第２時点での前記全方向アンテナの位置を中心とし、且つ前記第３距離を半径とした第３定義円を定義し、
   前記第２時点での前記全方向アンテナの位置を中心とし、且つ前記第４距離を半径とした第４定義円を定義し、
   前記第１定義円と前記第３定義円との交差点を第１仮位置として用い、前記第２定義円と前記第４定義円との交差点を第２仮位置として用い、前記第１仮位置と前記第２仮位置との間の距離が前記特定距離と等しいか否かを決定し、
   前記第１仮位置と前記第２仮位置との間の距離が前記特定距離と実質的に等しい場合には、前記第１仮位置及び前記第２仮位置に従って、前記移動する乗物の現在の移動方向を調整する必要が有るか否かを決定し、
   前記第１仮位置と前記第２仮位置との間の距離が前記特定距離と等しくない場合には、前記第１定義円と前記第４定義円との交差点を第３仮位置として用い、前記第２定義円と前記第３定義円との交差点を第４仮位置として用い、前記第３仮位置及び前記第４仮位置に従って、前記移動する乗物の現在の移動方向を調整する必要が有るか否かを決定することを特徴とする請求項１に記載のモバイルナビゲーション方法。
3. 前記移動する乗物の現在の移動方向を調整する必要が有るか否かは、前記第１、第２、第３及び第４距離、前記特定距離並びに前記第１、第２、第３及び第４逆波の強度に従って決定されることを特徴とする請求項２に記載のモバイルナビゲーション方法。
4. 前記移動する乗物の現在の移動方向を調整する必要が有るか否かを決定する際には、
   前記第１仮位置と前記第２仮位置とを結ぶ線をベースラインとし、前記第１時点での前記全方向アンテナと前記第１仮位置とを結ぶ線に対して前記ベースラインが成す角度を第１方位角とし、前記第１時点での前記全方向アンテナと前記第２仮位置とを結ぶ線に対して前記ベースラインが成す角度を第２方位角とし、前記第２時点での前記全方向アンテナと前記第１仮位置とを結ぶ線に対して前記ベースラインが成す角度を第３方位角とし、前記第２時点での前記全方向アンテナと前記第２仮位置とを結ぶ線に対して前記ベースラインが成す角度を第４方位角とし、
   前記移動する乗物の現在の移動方向を調整する必要が有るか否かを決定するために、前記第１、第２、第３及び第４方位角を比較することを特徴とする請求項２に記載のモバイルナビゲーション方法。
5. 前記移動する乗物の現在の移動方向を調整する必要が有るか否かを決定する際には、
   前記第１方位角と前記第２方位角とを比較し、
   前記第１方位角が前記第２方位角よりも小さくない場合には、前記第３方位角と前記第１方位角とを比較し、
   前記第３方位角が前記第１方位角よりも大きい場合には、前記移動する乗物の現在の移動方向を調整する必要が有ると決定することを特徴とする請求項４に記載のモバイルナビゲーション方法。
6. 前記移動する乗物の現在の移動方向を調整する必要が有ると決定した場合には、前記第１方位角が徐々に減少するように前記移動する乗物の現在の移動方向を調整するステップを更に備えたことを特徴とする請求項５に記載のモバイルナビゲーション方法。
7. 前記移動する乗物の現在の移動方向を調整する必要が有るか否かを決定する際には、
   前記第１方位角と前記第２方位角とを比較し、
   前記第１方位角が前記第２方位角よりも大きくない場合には、前記第４方位角と前記第２方位角とを比較し、
   前記第４方位角が前記第２方位角よりも大きい場合には、前記移動する乗物の現在の移動方向を調整する必要が有ると決定することを特徴とする請求項４に記載のモバイルナビゲーション方法。
8. 移動する乗物をガイドするためのモバイルナビゲーションシステムであって、
   前記移動する乗物に搭載され、第１時点で第１感知ビームを発信し、前記第１時点よりも後の第２時点で第２感知ビームを発信する全方向レーダアンテナと、
   第１位置に配置された第１逆方向アンテナと、
   前記第１位置から特定距離を隔てた第２位置に配置された第２逆方向アンテナと、
   前記全方向レーダアンテナと電気的に接続された処理デバイスと、を備え、
   前記第１逆方向アンテナ及び前記第２逆方向アンテナは、前記第１感知ビームを受信し、それぞれ前記第１感知ビームの方向に対応して第１逆波及び第２逆波を返送し、
   前記第１逆方向アンテナ及び前記第２逆方向アンテナは、前記第２感知ビームを受信し、それぞれ前記第２感知ビームの方向に対応して第３逆波及び第４逆波を返送し、
   前記全方向レーダアンテナは、前記第１逆方向アンテナ及び前記第２逆方向アンテナから前記第１、第２、第３及び第４逆波を受信し、前記処理デバイスは、前記全方向レーダアンテナから前記第１、第２、第３及び第４逆波のデータを受信し、該第１、第２、第３及び第４逆波の各々が伝送される距離並びに前記特定距離に従って、前記乗物の移動方向を決定することを特徴とするモバイルナビゲーションシステム。
   

Images