JP2007189436A - Car to car communication device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車車間通信装置に係り、特に、レーダを用いて車車間通信データを送受信する車車間通信装置に関する。 The present invention relates to an inter-vehicle communication device, and more particularly to an inter-vehicle communication device that transmits and receives inter-vehicle communication data using a radar.
車載レーダは他車両などの障害物を検出することができるが、追従制御や衝突回避制御を精度良く行うためには、お互いの車両挙動がどのように変化するかが高精度に分かっている必要がある。 In-vehicle radar can detect obstacles such as other vehicles, but in order to accurately perform tracking control and collision avoidance control, it is necessary to know how each vehicle's behavior changes with high accuracy. There is.
例えば、特許文献1には、通信ベースバンド信号をアップコンバートして車載レーダアンテナから送信し、車載レーダアンテナで受信してレーダ送信信号を用いてダウンコンバートした信号から通信ベースバンド信号を分離することが記載されている。 For example, Patent Document 1 discloses that a communication baseband signal is up-converted and transmitted from an in-vehicle radar antenna, and received from the in-vehicle radar antenna and separated from the down-converted signal using the radar transmission signal. Is described.
また、特許文献2には、道路交通通信を利用して他車両のレーダが使用していない周波数にレーダ送信信号の周波数を変え、他車両のレーダ装置との干渉を防ぐことが記載されている。 Patent Document 2 describes that the frequency of a radar transmission signal is changed to a frequency not used by the radar of another vehicle using road traffic communication to prevent interference with the radar device of the other vehicle. .
また、特許文献3には、カメラ、レーダ、通信処理部によって周辺の車両の情報を取得し、周辺の車両が正常走行から逸脱するのを予測して回避策を決定することが記載されている。
追従制御や衝突回避制御を行うに際し、お互いの車両挙動がどのように変化するかを知るために、車車間通信によって車両間の情報を交換する方法が検討されているが、周辺に多数の車両が存在する場合、位置情報を交換する相手(追従制御や衝突回避制御の相手)を特定するために比較的長い時間が必要となる。このため、特に、衝突回避のように短時間で制御を行う必要がある場合、車車間通信では実用上無理があるという問題があった。 In order to know how each vehicle's behavior changes when performing follow-up control and collision avoidance control, a method for exchanging information between vehicles by inter-vehicle communication has been studied. In the case where there is, a relatively long time is required to specify the partner (position for the follow-up control or collision avoidance control) whose position information is to be exchanged. For this reason, there is a problem that inter-vehicle communication is practically impossible especially when it is necessary to perform control in a short time such as collision avoidance.
また、特許文献1のレーダを用いた車車間通信システムでは、レーダ波が干渉して正確に通信できない場合があるという問題があった。 Further, the inter-vehicle communication system using the radar of Patent Document 1 has a problem that radar waves may interfere with each other and communication may not be performed accurately.
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、通信相手を特定するのに時間を要することなく、また、レーダ波の干渉の影響をなくし車両間で情報の交換を行うことができる車車間通信装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and it is possible to exchange information between vehicles without requiring time to specify a communication partner and eliminating the influence of radar wave interference. An object is to provide a vehicle-to-vehicle communication device.
本発明の車車間通信装置は、測位システムの衛星から受信した衛星時刻情報に合わせたタイミングで自車両のレーダ装置にレーダ波を送信させるタイミング合わせ手段と、
他車両のレーダ装置から前記衛星時刻情報に合わせたタイミングで送信されたレーダ波と自車両のレーダ装置から前記衛星時刻情報に合わせたタイミングで送信するレーダ波とのビートから前記他車両の位置情報を検出する検出手段と、
前記他車両の位置情報に基づいて前記他車両が自車両から所定範囲に存在するとき、前記レーダ波に通信情報を載せて送信する送信手段と、
前記他車両から受信したレーダ波から通信情報を分離して取り出す受信手段を有することにより、通信相手を特定するのに時間を要することなく、また、レーダ波の干渉の影響をなくし車両間で情報の交換を行うことができる。
The inter-vehicle communication device of the present invention includes timing adjustment means for transmitting a radar wave to the radar device of the own vehicle at a timing according to the satellite time information received from the satellite of the positioning system,
Position information of the other vehicle from a beat between a radar wave transmitted from the radar device of the other vehicle at a timing according to the satellite time information and a radar wave transmitted from the radar device of the own vehicle at a timing according to the satellite time information. Detecting means for detecting
When the other vehicle is present within a predetermined range from the own vehicle based on the position information of the other vehicle, transmission means for transmitting communication information on the radar wave;
By having receiving means for separating and extracting communication information from the radar wave received from the other vehicle, it does not take time to identify the communication partner, and the information between vehicles without the influence of radar wave interference. Can be exchanged.
前記車車間通信装置において、
前記レーダ波は、周波数上昇期間と周波数下降期間が繰り返す周波数変調期間と周波数変調期間の間で周波数変調を行わない非周波数変調期間からなり、
前記送信手段は、前記レーダ波の前記非周波数変調期間に前記通信情報を載せることができる。
In the inter-vehicle communication device,
The radar wave comprises a non-frequency modulation period in which frequency modulation is not performed between a frequency modulation period and a frequency modulation period in which a frequency increase period and a frequency decrease period are repeated,
The transmission means can put the communication information in the non-frequency modulation period of the radar wave.
前記車車間通信装置において、
前記他車両が自車両から所定範囲に存在するとき、前記タイミング合わせ手段を動作させる同期モードと、前記タイミング合わせ手段を停止させる非同期モードを切替えるモード切替え手段を有することができる。
In the inter-vehicle communication device,
When the other vehicle is within a predetermined range from the host vehicle, it can have a mode switching means for switching between a synchronous mode for operating the timing adjustment means and an asynchronous mode for stopping the timing adjustment means.
本発明によれば、通信相手を特定するのに時間を要することなく、また、レーダ波の干渉の影響をなくし車両間で情報の交換を行うことができる。 According to the present invention, it is possible to exchange information between vehicles without requiring time to specify a communication partner and eliminating the influence of radar wave interference.
以下、図面に基づいて本発明の実施形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の車車間通信装置の一実施形態のブロック図を示す。同図中、車両制御ECU(電子制御装置)11は、車両10の追従制御や衝突回避制御を行う。レーダ装置12は、例えばアレイアンテナを持ち電波の受信方向を判別できるミリ波またはレーザーを使ったFMCW(Frequency Modulated Continuous Wave)レーダであり、車両の前方または前方及び後方の障害物を検出し、検出した障害物の方向、距離、相対速度を車両制御ECU11に通知する。また、レーダ装置12はGPS(Global Positioning System)受信機13で受信した測位システムの衛星時刻情報を供給されると共に、車両制御ECU11から加減速、操舵等の自車両制御情報を供給されており、上記自車両制御情報で変調したレーダ波を上記衛星時刻情報に同期して送信する。
FIG. 1 shows a block diagram of an embodiment of an inter-vehicle communication device of the present invention. In the figure, a vehicle control ECU (electronic control unit) 11 performs tracking control and collision avoidance control of the
車両20は車両10と車両制御情報の相互通信を行う。車両制御ECU21は、車両20の追従制御や衝突回避制御を行う。レーダ装置22は、例えばアレイアンテナを持ち電波の到来方向を判別できるミリ波またはレーザーを使ったFMCWレーダであり、車両の前方または前方及び後方の障害物を検出し、検出した障害物の方向、距離、相対速度を車両制御ECU21に通知する。また、レーダ装置22はGPS受信機23で受信した測位システムの衛星時刻情報を供給されると共に、車両制御ECU21から加減速、操舵等の自車両制御情報を供給されており、上記自車両制御情報で変調したレーダ波を上記衛星時刻情報に同期して送信する。
The
図2は、レーダ装置12,22の一実施形態のブロック図を示す。同図中、発振器31は連続波(CW)を周波数変調(FM)した送信信号を発生し、この送信信号は送信アンテナ32から送信される。
FIG. 2 shows a block diagram of an embodiment of the
素子アンテナ331〜33nは受信アレイアンテナを構成しており、素子アンテナ331〜33nで受信された信号はミキサ341〜34nで送信信号とミキシングされてビート信号とされてFFT(Fast Fourier Transform)351〜35nに供給され、デジタル化されたのちに周波数分析される。この後、合成回路36で合成されてレーダ信号解析回路37に供給される。レーダ信号解析回路37は障害物または制御対象車両の位置(方向、距離、相対速度)を解析する。この解析結果は車両制御ECUに通知される。
The element antennas 33 1 to 33n constitute a reception array antenna, and the signals received by the element antennas 33 1 to 33n are mixed with the transmission signals by the
制御回路38はレーダ装置全体の制御を行うもので、GPS受信機から衛星時刻情報を供給されて、同期モードと非同期モードの切替え、同期モードにおける周波数変調期間と非周波数変調期間のタイミング、非周波数変調期間の通信データの挿入等を発振器31に指示する。通信回路39は、外部から供給された通信データを非周波数変調期間に挿入して他車両に送信するために制御回路38に供給する。また、通信回路39はFFT35nの出力信号を供給され、この信号から他車両が送信した通信データを取り出して車両制御ECUに通知する。
The
図3は、追従制御を説明するための図を示す。同図中、車両10は自車から所定距離(例えば数10m)以内で先行する車両20との間でレーダ装置12,22を用いて相互に通信することで、車両20の加減速、操舵等の車両制御情報をリアルタイムに得て、車間を狭め操舵追従を行う。なお、追従制御を行う場合には、先行する車両20のレーダ装置22は車両20の後方の障害物を検出できる必要がある。
FIG. 3 is a diagram for explaining the follow-up control. In the figure, the
図4は、衝突回避制御を説明するための図を示す。同図中、車両10は所定距離(例えば数10m)以内で対向する車両20との間でレーダ装置12,22を用いて相互に通信することで、互いの加減速、操舵等の車両制御情報を得て、車両10,20が共に例えば左方向に操舵することで衝突回避を行う。
FIG. 4 is a diagram for explaining the collision avoidance control. In the figure, a
ここで、ミリ波またはレーザーを使ったレーダ装置12は、近くに同種のレーダ装置22が存在する場合に、相互干渉を起こすことがある。しかし、近くに存在する同種のレーダ装置12,22が同期して正確に同一タイミングで発信を行うと、近くに存在する相手のレーダ装置の位置をビート信号として検出することができる。そして、GPS受信機13,23で得た衛星時刻情報を用いれば、レーダ装置12,22は、10nsec以下の誤差で精度良く同期をとることが可能となる。
Here, the
追従制御または衝突回避制御時について説明する。レーダ装置12,22が出力するレーダ波は、周波数上昇期間と周波数下降期間が繰り返す周波数変調期間と、周波数変調期間の間で周波数変調を行わない非周波数変調期間からなり、両レーダ波は同期がとれており周波数変調期間と非周波数変調期間は同一タイミングとなっている。
The following describes the tracking control or collision avoidance control. The radar waves output from the
レーダ装置12において、車両10のレーダ装置12が出力するレーダ波は図5(A)に実線Iaで示すようになり、車両20のレーダ装置22が出力するレーダ波は図5(A)に破線Ibで示すようになり(縦軸は周波数差)、このビート信号から車両10,20間の距離と相対速度が求められる。
In the
また、レーダ装置22において、車両20のレーダ装置22が出力するレーダ波は図5(B)に実線IIaで示すようになり、車両10のレーダ装置12が出力するレーダ波は図5(B)に破線IIbで示すようになり、両レーダ波のビート信号は図5(B)に実線IIcで示すようになり、このビート信号から車両10,20間の距離と相対速度が求められる。
Further, in the
レーダ装置12,22を用いて車車間通信を行う場合、非周波数変調期間に通信データを載せる。レーダ装置12において、図6(A)に実線IIIaで示すように、非周波数変調期間を均等に分割したタイミングで例えば8つの周波数ピークを形成し、そのうち1,3,4番目の周波数ピークP1,P3,P4は非周波数変調期間を均等に分割したタイミングの変更を行わず、残りの2,5,6,7,8番目の周波数ピークP2,P5,P6,P7,P8は非周波数変調期間を均等に分割したタイミングから、レーダ装置12にて検出されたレーダ装置12のレーダ波とレーダ装置22のレーダ波の位相差分だけ進め(早め)て送信する。
When inter-vehicle communication is performed using the
ここで、位相を進めていない周波数ピークP1,P3,P4を例えば値1に対応させ、残りの位相を進めた周波数ピークP2,P5,P6,P7,P8を値0に対応させた通信データを送信する。 Here, communication data in which the frequency peaks P1, P3, and P4 that have not been advanced in phase are associated with the value 1, for example, and the frequency peaks P2, P5, P6, P7, and P8 in which the remaining phases are advanced are associated with the value 0. Send.
レーダ装置22において、図6(B)に実線IVaで示すように、非周波数変調期間を均等に分割したタイミングで例えば8つの周波数ピークを形成する。レーダ装置22において、車両10のレーダ装置12が出力するレーダ波は図6(B)に破線IVbで示すようになり、両レーダ波のビート信号は図6(B)に実線IVcで示すようになる。
In the
すなわち、レーダ装置12で位相を進めた周波数ピークP2,P5,P6,P7,P8は、レーダ装置22の対応する周波数ピークと位相差がなくなるためにビートが発生せず、レーダ装置12で位相を進めていない周波数ピークP1,P3,P4がレーダ装置22の対応する周波数ピークとの間でビートを発生する。この非周波数変調期間の周波数ピークの発生の有無により、例えば8ビットの通信データを送受信することができる。なお、通信データは8ビットに限るものではない。
That is, the frequency peaks P2, P5, P6, P7, and P8 whose phase has been advanced by the
図7は、レーダ装置12,22が同期モードで実行する車車間通信処理のフローチャートを示す。同図中、ステップS11ではGPS受信機13,23で得た衛星時刻情報を用いて周波数変調期間と非周波数変調期間のタイミングを決定する。
FIG. 7 shows a flowchart of the inter-vehicle communication process executed by the
次に、ステップS12で受信したレーダ波をFFTにより周波数分析し自装置から送信したレーダ波の反射波と他車両のレーダ装置から送信されたレーダ波のビート信号を分離する。ステップS13で図5に示すようなビート信号から他車両のレーダ装置の位置(方向、距離、相対速度)を算出する。 Next, frequency analysis of the radar wave received in step S12 is performed by FFT to separate the reflected wave of the radar wave transmitted from the own apparatus and the beat signal of the radar wave transmitted from the radar apparatus of the other vehicle. In step S13, the position (direction, distance, relative speed) of the radar device of the other vehicle is calculated from the beat signal as shown in FIG.
次に、ステップS14で他車両のレーダ装置を載せた車両が図3に示すような追従制御を行う所定距離以内、または、図4に示すような衝突回避制御を行う所定距離以内に存在するか否かを判別する。 Next, whether or not the vehicle on which the radar device of the other vehicle is mounted in step S14 is within a predetermined distance for performing the follow-up control as shown in FIG. 3 or within a predetermined distance for performing the collision avoidance control as shown in FIG. Determine whether or not.
他車両が追従制御または衝突回避制御を行う所定距離以内で存在する場合には、ステップS15で自車の加減速、操舵等の車両制御情報をレーダ波の非周波数変調期間に載せて相手車両に送信する。また、ステップS16で相手車両からレーダ波の非周波数変調期間に載せて送信される他車両の加減速、操舵等の車両制御情報の通信データを受信する。そして、ステップS17で他車両の車両制御情報を車両制御ECUに通知する。これにより、車両制御ECUで他車両の車両制御情報を考慮して自車の追従制御または衝突回避制御を行って、ステップS14に進む。 If the other vehicle is present within a predetermined distance for performing the follow-up control or the collision avoidance control, vehicle control information such as acceleration / deceleration, steering, etc. of the own vehicle is placed in the non-frequency modulation period of the radar wave in step S15. Send. In step S16, communication data of vehicle control information such as acceleration / deceleration, steering, etc. of the other vehicle transmitted from the counterpart vehicle in the non-frequency modulation period of the radar wave is received. In step S17, the vehicle control ECU is notified of the vehicle control information of the other vehicle. Accordingly, the vehicle control ECU performs the follow-up control or the collision avoidance control of the own vehicle in consideration of the vehicle control information of the other vehicle, and the process proceeds to step S14.
一方、ステップS14で他車両が追従制御または衝突回避制御を行う所定距離以内に存在しない場合にはステップS11に進む。 On the other hand, if the other vehicle does not exist within the predetermined distance for performing the follow-up control or the collision avoidance control in step S14, the process proceeds to step S11.
図8は、レーダ装置12,22が実行するモード切替え処理のフローチャートを示す。同図中、ステップS21でレーダ装置は非同期モードとなり、衛星時刻情報に同期することなく自車両近傍の障害物を検出する。
FIG. 8 shows a flowchart of the mode switching process executed by the
ステップS22で他車両のレーダ波との干渉があるか否かを判別し、他車両のレーダ波との干渉がない場合にはステップS21に進む。他車両のレーダ波との干渉がある場合にはステップS23で同期モードに遷移し、GPS受信機で得た衛星時刻情報を用いて周波数変調期間と非周波数変調期間のタイミングを決定し、自車両近傍の障害物を検出する。 In step S22, it is determined whether or not there is interference with the radar wave of the other vehicle. If there is no interference with the radar wave of the other vehicle, the process proceeds to step S21. If there is interference with the radar wave of another vehicle, the mode is changed to the synchronous mode in step S23, the timing of the frequency modulation period and the non-frequency modulation period is determined using the satellite time information obtained by the GPS receiver, Detect nearby obstacles.
次に、ステップS24で一定時間T1が経過したか否かを判別し、一定時間T1(例えば数m秒〜数秒)が経過するとステップS25で非同期モードに遷移し、衛星時刻情報に同期することなく自車両近傍の障害物を検出する。さらに、ステップS26で一定時間T2(例えば数m秒〜数秒)が経過したか否かを判別し、一定時間T2が経過するとステップS22に進む。 Next, in step S24, it is determined whether or not the fixed time T1 has elapsed. When the fixed time T1 (for example, several milliseconds to several seconds) has elapsed, the mode is shifted to the asynchronous mode in step S25 without being synchronized with the satellite time information. Detect obstacles near your vehicle. Further, in step S26, it is determined whether or not a certain time T2 (for example, several milliseconds to several seconds) has elapsed. When the certain time T2 has elapsed, the process proceeds to step S22.
このようにして、通信相手を特定するのに時間を要することなく、また、レーダ波の干渉の影響をなくし、車両間で情報の交換を行うことができ、これによって、追従制御または衝突回避制御を行う高精度に行うことができる。 In this way, it is possible to exchange information between vehicles without taking time to identify a communication partner and without the influence of radar wave interference, thereby enabling tracking control or collision avoidance control. Can be performed with high accuracy.
また、追従制御または衝突回避制御を行う同期モードと自車両近傍の障害物を検出する非同期モードとを交互に切替えて、追従制御または衝突回避制御の相手車両と障害物の切り分けを行うことができる。 In addition, the synchronous mode for performing the follow-up control or the collision avoidance control and the asynchronous mode for detecting the obstacle in the vicinity of the own vehicle can be alternately switched to separate the opponent vehicle and the obstacle in the follow-up control or the collision avoidance control. .
なお、ステップS11が請求項記載のタイミング合わせ手段に相当し、ステップS13が検出手段に相当し、ステップS15が送信手段に相当し、ステップS16が受信手段に相当し、ステップS23〜S26がモード切替え手段に相当する。 It should be noted that step S11 corresponds to the timing adjusting means described in claims, step S13 corresponds to the detecting means, step S15 corresponds to the transmitting means, step S16 corresponds to the receiving means, and steps S23 to S26 are the mode switching. Corresponds to means.
10 車両
11 車両制御ECU
12 レーダ装置
13 GPS受信機
20 車両
21 車両制御ECU
22 レーダ装置
23 GPS受信機
31 発振器
32 送信アンテナ
331〜33n 素子アンテナ
341〜34n ミキサ
351〜35n FFT
36 合成回路
37 レーダ信号解析回路
38 制御回路
39 通信回路
10 vehicle 11 vehicle control ECU
12
22
36
Claims (3)
他車両のレーダ装置から前記衛星時刻情報に合わせたタイミングで送信されたレーダ波と自車両のレーダ装置から前記衛星時刻情報に合わせたタイミングで送信するレーダ波とのビートから前記他車両の位置情報を検出する検出手段と、
前記他車両の位置情報に基づいて前記他車両が自車両から所定範囲に存在するとき、前記レーダ波に通信情報を載せて送信する送信手段と、
前記他車両から受信したレーダ波から通信情報を分離して取り出す受信手段を
有することを特徴とする車車間通信装置。 Timing adjustment means for transmitting a radar wave to the radar device of the own vehicle at a timing according to the satellite time information received from the satellite of the positioning system;
Position information of the other vehicle from a beat between a radar wave transmitted from the radar device of the other vehicle at a timing according to the satellite time information and a radar wave transmitted from the radar device of the own vehicle at a timing according to the satellite time information. Detecting means for detecting
When the other vehicle is present within a predetermined range from the own vehicle based on the position information of the other vehicle, transmission means for transmitting communication information on the radar wave;
A vehicle-to-vehicle communication device comprising receiving means for separating and extracting communication information from a radar wave received from the other vehicle.
前記レーダ波は、周波数上昇期間と周波数下降期間が繰り返す周波数変調期間と周波数変調期間の間で周波数変調を行わない非周波数変調期間からなり、
前記送信手段は、前記レーダ波の前記非周波数変調期間に前記通信情報を載せることを特徴とする車車間通信装置。 The inter-vehicle communication device according to claim 1,
The radar wave comprises a non-frequency modulation period in which frequency modulation is not performed between a frequency modulation period and a frequency modulation period in which a frequency increase period and a frequency decrease period are repeated,
The vehicle-to-vehicle communication device according to claim 1, wherein the transmission unit places the communication information in the non-frequency modulation period of the radar wave.
前記他車両が自車両から所定範囲に存在するとき、前記タイミング合わせ手段を動作させる同期モードと、前記タイミング合わせ手段を停止させる非同期モードを切替えるモード切替え手段を
有することを特徴とする車車間通信装置。 The inter-vehicle communication device according to claim 2,
An inter-vehicle communication device comprising: a mode switching unit that switches between a synchronous mode in which the timing adjusting unit is operated and an asynchronous mode in which the timing adjusting unit is stopped when the other vehicle is within a predetermined range from the own vehicle. .
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