CN104836590A - 车辆用通信装置 - Google Patents

Abstract

本申请的车辆用通信装置是进行车辆的紧急通信的通信系统，使用从基站向车辆侧利用相同频带的多个通道进行无线数据传送，从而在车辆侧使用多个天线进行接收，而从车辆侧向基站的无线数据传送中使用车辆侧的一个天线的通信方式。在这种情况下，在车辆侧设置通常情况下进行信号的发送和接收的第一收发信号天线和通常情况下进行接收的第二收发信号天线，第一收发信号天线在车室外配置在顶板后方，第二收发信号天线配置在车室内前方。紧急情况下利用第一收发信号天线不能进行通信的情况下使用第二收发信号天线进行紧急通信。根据本申请的车辆用通信装置，车辆在紧急情况下尽可能确保可通信的状态。

Description

车辆用通信装置

技术领域

本发明涉及安装在汽车等车辆的车辆用通信装置，特别是涉及适于紧急通信的用途的通信装置的技术领域。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2006-4180号公报

专利文献2：日本特开2012-172334号公报

背景技术

近年来，作为所谓的车载通信系统，已知有车辆和外部系统介由基站进行各种通信的技术。

在车载通信系统中，设想将与车辆有关的信息、道路交通信息等提供到车辆侧，或进行紧急通信。

在此，在上述专利文献1中，公开了利用车辆所具备的无线通信装置与车辆外部进行信息通信的车辆的信息通信系统。

在上述专利文献2中，公开了为了在车辆中利用无线电子钥匙对门锁进行上锁/开锁，作为天线而设置有车外用天线和车内用天线。

发明内容

技术问题

然而，通过上述的车载通信系统，在车辆遭遇到碰撞等事故的情况下能够进行紧急通信对人身的安全确保、救护等有很大益处，因此，当然必须确保紧急情况的通信。

然而，产生碰撞事故等的情况下，设置在车辆的天线和/或对天线的布线受损的可能性高，由此容易设想到成为不能通信的局面。

另一方面，设想天线受损，用于备用而在车辆上过度地设置多个天线，从配置设计、车辆设计、成本等方面受到的制约较大。

因此，本发明的目的在于通过利用尽可能少的天线，能够尽量确保紧急情况下的通信。

第一发明，本发明的车辆用通信装置，采用从基站向车辆侧利用相同频带的多个通道进行无线数据传送，因此在车辆侧使用多个天线进行接收，而从车辆侧向基站的无线数据传送中使用车辆侧的一个天线的通信方式，包含：第一收发信号天线，配置于车辆的车室外的顶板后方位置，且通常状态下用于根据上述通信方式的信号接收和信号发送；第二收发信号天线，为了实现上述通信方式，配置于车辆的车室内前方位置，在通常状态用于根据上述通信方式的信号接收；控制部，检测紧急状态，且检测到上述第一收发信号天线不能发送信号的情况下，使用上述第二收发信号天线进行紧急数据的发送的执行控制。

在进行上述通信方式的情况下，一个收发信号天线和一个接收专用天线合计两个天线为需要的最低限度，本发明的构成中，至少设置第一收发信号天线和第二收发信号天线。此处，第一收发信号天线和第二收发信号天线在车室外的车辆后方和车室内的车辆前方分开配置，从而在产生车辆事故时减少两者都受损的危险性。另外，将第一收发信号天线设置在车室外的顶板上，考虑到用于无线数据通信的电波环境时，作为天线配置位置是优选的。

第二发明，在上述的本发明的车辆用通信装置中，上述第一收发信号天线优选配置在顶板上部后方的车辆宽度方向上大致中央的位置。

车辆的宽度方向的大致中央的位置是不易受到碰撞影响的位置。

第三发明，在上述的本发明的车辆用通信装置中，上述第二收发信号天线优选配置在车室内前方位置中仪表盘内的空间。

仪表盘内的空间(仪表板的里侧的空间)不仅不易受到后方碰撞的影响，而且根据车种，也经得住前方碰撞。而且，是乘员通常不会触及的空间。

第四发明，在上述的本发明的车辆用通信装置中，优选的是，上述控制部检测车辆的碰撞作为上述紧急状态的检测。

碰撞时车室外的第一收发信号天线受损的可能性高。这种情况下，优选利用第二收发信号天线进行紧急通信。

有益效果

根据本发明，至少利用第一收发信号天线，第二收发信号天线，在不过度配置多个天线的情况下，在紧急情况下能够尽量确保可通信的状态。

附图说明

图1是本发明的实施方式中采用的通信方式的说明图。

图2是实施方式的车辆用通信装置的框图。

图3是实施方式的天线和单元的配置状态的说明图。

图4是实施方式的天线切换处理的流程图。

图5是实施方式的碰撞时的状况的说明图。

符号说明

1…车辆，

2…主天线，

3…副天线，

4…GPS天线，

5…DCM，

6L、6R…扬声器，

7…用户应对控制台，

8…安全气囊ECU，

21…控制部，

22…网络通信部

具体实施方式

以下，参照图1～图5，对本发明的实施方式进行说明。实施方式涉及搭载在作为汽车的车辆上的对应于车载通信系统的车辆用通信装置。

首先，对本实施方式中设想的车载通信系统的概要和通信方式进行说明。

本实施方式的车载通信系统是通过各个车辆(和乘员)与服务提供商之间的通信，对各个车辆提供各种服务的系统，例如设想有以下的服务。

·紧急通信

在识别出例如由于碰撞事故等而安全气囊工作的状况等紧急状态的情况下，自动地发送当前位置等信息，或自动地打开通话线路，乘员能够在服务操作人员、医疗机构、警察机构等之间进行对话。

·道路服务

在车辆故障、燃气不足等的情况下，发送车辆的当前位置信息，或通过声音通话进行用于传达状况等的通信。

·有关车辆

对乘员通知机油更换和/或定期检查等维护信息，或进行故障诊断警告。

·防盗/有关安全

在车辆被盗的情况下，在服务端通过通信获取车辆的位置信息，通知车主，或通过数据通信监控车辆的状况，产生任何异常情况时都向车辆主人的移动终端发送报警。

以上只不过是车载通信系统中可实现的服务的一个例子，还考虑到除了这些以外的各种服务，设想通过利用车载通信系统，对各驾驶员提供安全、放心的驾驶环境，行驶时的便利。并且，本实施方式的技术是特别基于确保紧急通信的观点的技术。

在本实施方式的车载通信系统中，是从基站向车辆侧利用相同频带的多个通道进行无线数据传送，由此为了在车辆侧使用多个天线进行接收，而从车辆侧向基站进行无线数据传送中使用车辆侧的一个天线的通信方式。作为具体的例子，是与3G/3.9G(“G”为Generation：代)的LTE(Long TermEvolution：长期演进)对应的MIMO(multiple-input and multiple-output：多输入多输出)方式。众所周知，MIMO方式是使用多个天线以相同的频带的多个路径(通道)同时收发数据的技术。通过增加天线数可使通信高速化，但当增加天线数时通道也增加，收发信号时的终端的电力负荷量变大。

本实施方式的车载通信系统是在车辆侧使用两个天线的系统。

图1A示出了基站天线100A、100B和车辆1。未图示的服务提供商和车辆1的通信介由设置于各个地方的基站而进行。

车辆1中作为最小限值的天线构成需要有收发信号天线2和接收专用天线3A。

在下行通信(基站→车辆)中，如图1A所示，从两个基站天线100A、100B，利用两个通道进行无线数据传送。在车辆1中，使用两个天线(收发信号天线2、接收专用天线3A)接收数据。

另一方面，在上行通信(车辆→基站)中，如图1B所示，使用车辆1侧的收发信号天线2利用一个通道进行无线数据通信。从车辆1发送信号通过一个通道，因此作为车辆1侧，为了发送信号，具有一个收发信号天线2即可。

因此，车辆1侧的最小限值的天线构成是收发信号天线2和接收专用天线3A这两个天线。

但是，当安装有收发信号天线2和接收专用天线3A时，收发信号天线2产生不能通信的故障时无法应对。因此，在本实施方式中，车辆1上设置收发信号天线3代替接收专用天线3A，使用两个收发信号天线：收发信号天线2和收发信号天线3。

由此，在图1A、图1B的无线数据通信中加入以下通信：如图1C所示使用收发信号天线3，能够由车辆1对基站执行无线数据发送。

图2示出了实施方式的车辆用通信装置的构成例。该车辆用通信装置构成为，介由基站100可与服务提供商110进行通信的车载通信系统的车辆侧通信终端系统。

实施方式的车辆用通信装置具备收发信号天线2(以下称为“主天线2”)、收发信号天线3(以下称为“副天线3”)、GPS(Global Positioning System：全球定位系统)天线4、DCM(Data Communication Module：数据通信模块)5、扬声器6L、6R、用户应对控制台7。

主天线2、副天线3分别是图1中说明的用于进行MIMO方式的无线数据通信的收发信号天线。本例中，通常情况下(碰撞事故等的紧急情况以外)，主天线2用于发送信号和接收信号，副天线3用于接收信号。

GPS天线4接收用于得到位置信息(纬度、经度)和/或速度信息的来自GPS卫星的电波信号。

扬声器6L、6R是将根据车载通信系统得到的消息声音和/或通话声音对车辆1的乘员进行输出的扬声器。该扬声器6L、6R作为该车辆用通信装置的专用扬声器可以设置在车辆内，也可以利用汽车音响系统中使用的扬声器。这里例示了左右二声道扬声器，但为了进行作为车辆用通信装置的声音输出，至少安装一个扬声器即可。

用户应对控制台7是车辆用通信装置的用户界面部。例如以顶置控制台形式，设置在车室内的上方。在该用户应对控制台7，设置有话筒10、手动通信开关11、指示器12等。

话筒10在由车载通信系统而造成的紧急情况下进行通话时等收集乘员的声音。

手动通信开关11是需要紧急联络和/或道路服务/辅助等的乘员想利用车载通信系统与服务提供商110进行通信/通话的情况下操作的开关。

指示器12利用通信状态、警告消息、车辆状态等车载通信系统的动作向乘员显示应通知的信息。

DCM5是实现车载通信动作的通信单元，作为其功能构成，如图所示，具备控制部21、网络通信部22、GPS解码器23、放大部24、用户单元接口25、总线接口26、天线异常检测部27、28。

控制部21控制DCM5内的各部分，执行必要的通信动作等。网络通信部22进行用于介由主天线2、副天线3，根据车载通信系统的数据通信的处理。例如对从控制部21转送来的发送数据进行编码、调制、高频增幅等，生成发送信号，通常向主天线2供给，执行信号发送。另外，网络通信部22对根据主天线2和副天线3的接收信号进行检波/解调、二值化、接收数据的解码等，将接收数据送到控制部21。另外，网络通信部22根据控制部21的指示，也可以进行发送信号时的天线的切换。具体而言，对于用于数据发送的天线，进行在主天线2与副天线3之间切换的处理。即，可以选择性地进行将发送信号供给到主天线2，或供给到副天线3。

GPS解码器23对由GPS天线4接收到的信号进行解码，得到当前位置信息和/或速度信息，将其送到控制部21。

放大部24进行使从控制部21供给的例如作为消息声音和/或通话声音的声音数据从扬声器6L、6R输出的处理。例如进行声音数据的D/A变换(数模变换)处理、等级调整/增益控制处理、功率放大处理等，将声音信号供给到扬声器6L、6R。

用户单元接口25进行用户应对控制台7与控制部21之间的输入输出。例如对利用话筒10进行了收集的声音信号进行A/D变换(模数变换)和/或需要的编解码处理等，作为通话声音数据，送到控制部21。另外，当有开关11的操作时，用户单元接口25输入其操作信息信号向控制部21通知。并且，将控制部21发出的指示器12的显示控制信号转送到用户应对控制台7。

总线接口26是与车辆内的总线9之间的接口。车辆1上，安装有发动机ECU(electronic control unit：电子控制单元)、显示ECU等各种基于微型计算机的控制单元，DCM5可以介由总线9与各种控制单元进行通信。图2中示出了安全气囊ECU8，DCM5可以从安全气囊ECU8得到碰撞检测信息。

天线异常检测部27、28分别进行主天线2、副天线3的断线/故障检测。例如从天线15、16的端子电压检测断线/接地故障，或判定接收电场强度信号等，对主天线2、副天线3分别检测是否可通信。将基于该检测的异常判定信号通知到控制部21。

图3中说明这样的构成的车辆用通信装置的各部分的车辆1内的配置状态。图3A示意地示出了当从上方观察车辆1时的各部分的配置位置，并且图3B示意地示出了当从侧面观察车辆1时的各部分的配置位置。

应予说明，虚线所包围的空间是车室内空间RM。并且，单点划线所包围的空间是仪表盘内空间DS。仪表盘内空间DS是指车室内空间RM中的驾驶席18和副驾驶席17的前方的仪表盘的内部。这是指驾驶席18和副驾驶席17的乘员面对的仪表板的里侧的空间。

在此，图3中，设想示出方向盘19的驾驶席18为左侧，即所谓的左舵车。

主天线2配置在作为车室内空间RM的外部的车体顶板上的车辆1的后方位置。另外，该主天线2的配置位置在车辆宽度方向的大致中央。

副天线3设置在车室内空间RM的前方并配置于仪表盘内空间DS。特别是在仪表盘内空间DS中驾驶席18正面的位置。

GPS天线4与副天线3同样地配置于仪表盘内空间DS的驾驶席18正面的位置。

从驾驶席观察，该GPS天线4和副天线3配置于前后排列的位置，在驾驶席18侧配置有GPS天线4，从驾驶席18观察，在里侧配置有副天线3。

DCM5配置在仪表盘内空间DS中车辆宽度方向的大致中央位置。例如在安装有车载音响装置和/或导航装置的情况下，是在这些装置的里侧的位置。

安全气囊ECU8配置在仪表盘内空间DS内DCM5的正下方的位置。

用户应对控制台7作为顶置控制台，安装在驾驶席18和副驾驶席17的上方位置。例如是当驾驶席18和副驾驶席17的乘员仰视时能够确认指示器12和/或开关11的位置。另外，也可以是话筒10易于收集乘员的声音的位置。

扬声器6L、6R例如配置在左右的车门内。

本实施方式的车辆用通信装置通过以上的图2、图3的构成和配置装配在车辆1内。该车辆用通信装置如图1中所述那样，使用主天线2、副天线3按照与LTE对应的MIMO方式进行通信。

如前所述，通常情况下，主天线2用于发送信号和接收信号，副天线3用于接收信号。

这里，在本实施方式中，DCM5通过控制部21的控制功能，在紧急情况下能够切换发送信号所使用的天线。

图4示出了检测出紧急状态时的控制部21的处理例。

控制部21可以通过总线接口26接收来自车内的各控制单元的信息，特别是在步骤S101持续监控来自安全气囊ECU8的碰撞检测信息。

当然，不仅监控来自安全气囊ECU8的信息，还可以通过在DCM5的内外安装冲击传感器、姿势传感器等，识别碰撞、翻转、车体姿势异常等。

控制部21利用来自安全气囊ECU8的碰撞检测信息等，例如检测到产生车体受损等紧急状态的情况下，处理从步骤S101进入S102，确认天线异常检测部27的异常判定信号，判断主天线2是否是可通信的状态。

如果主天线2可通信，则控制部21进入步骤S106进行紧急通报处理。即，根据产生了事故等紧急状态的判断进行自动地紧急数据发送。例如生成车辆ID(能够识别车辆和/或登记车主的信息)和/或从GPS解码器23得到的包含最新位置信息的紧急通报数据，将其送到网络通信部22并发送。如果能够检测到更详细的信息、例如受损位置、受损程度，则还可以包含这些信息。另外，例如安装了拍摄车室内空间RM和/或车外的照相机的情况下，紧急通报数据还可以包含利用这些照相机拍摄的车室内的乘员的样态和/或车外的状况的图像等。

接下来，在步骤S107中控制部21进行通话处理。即，即便乘员没有进行开关11的操作，也会自动地在网络通信部22执行通话线路的呼叫处理，例如打开与服务提供商110的操作人员等之间的声音通话线路。接收来自操作人员等的通话声音的数据，利用扬声器6L、6R传递给乘员，另外，将由话筒10收集的乘员的声音作为通话声音发出。

以上的步骤S106、S107中的信号发送是，如果主天线2正常发挥功能，则不特别进行天线切换处理，因此使用主天线2。

另一方面，在步骤S102中判断主天线2为不可通信的状态的情况下，进入步骤S103，确认天线异常检测部28的异常判定信号，判断副天线3是否是可通信的状态。

如果主天线2、副天线3这两者都不能通信，则由于不能紧急通信，因此在步骤S104中为不能通信的报错处理。

如果副天线3可通信，则控制部21进入步骤S105，向网络通信部22进行指示、以将数据发送所使用的天线切换为副天线3。

然后，控制部21在步骤S106、S107进行上述的紧急通报处理和通话处理。该情况下，步骤S106、S107中的信号发送和信号接收使用副天线3。

这样的本实施方式的车辆用通信装置可得到以下的效果。

实施方式的车辆用通信装置进行如下通信方式的通信，即，从基站向车辆侧利用相同频带的多个通道进行无线数据传送，因此在车辆侧为了接收信号而使用多个天线，为了从车辆侧向基站进行无线数据传送而使用车辆侧的一个天线。在这种情况下，具备：配置在车辆的车室外的顶板后方位置，通常状态下用于接收和发送信号的主天线2(第一收发信号天线)；和，配置于车辆的车室内前方位置，在通常状态下用于接收的副天线3(第二收发信号天线)。并且，具备：检测出紧急状态且检测到主天线2不能发送信号的情况下，使用副天线3进行紧急数据的发送的执行控制的DCM5(控制部21)。

该情况下，通常情况下信号发送所使用的主天线2配置在车室外的顶板上，考虑到用于无线数据通信的电波环境时，作为天线配置位置是优选的。因此，对于通常情况下的通信，优选为信号发送尽可能使用主天线2。

这里，考虑到碰撞等事故的情况。碰撞时，顶板上的主天线2不可通信的可能性比副天线3高。例如如图5A所示，在从后方被追尾的情况下，配置于后方位置的主天线2受损的可能性高。另外，在如车体翻转这样的情况下，主天线2受损的可能性也很高。

另外，如图5B所示，主天线2与DCM5之间的天线布线15在仪表盘内空间DS从DCM5例如沿左车门侧伸出，以沿其后的左窗户的下方、侧方、上方这样的路径配设在后方。因此，如图5B，从侧方进行碰撞的情况下，天线布线15产生断线和/或接地故障，主天线2不能通信的可能性很高。

另一方面，副天线3配置在车辆1内的前方，所以因来自后方的追尾受损的可能性非常低。

另外，副天线3配置在车室内空间RM，因此即使车体的翻转等受损的可能性也低。

进而，副天线3配置在仪表盘内空间DS，因此还受到由仪表盘带来的保护功能，受损的可能性能够变得更低，并且是乘员不能触及到的位置，所以不会产生人为受损的情况。

另外，副天线3与DCM5之间的天线布线16在仪表盘内空间DS内截止，而且配设距离也短，所以产生断线和/或接地故障的可能性低。

此外，无论主天线2、副天线3的状态如何，DCM5受损这样的情况下，原本无法执行紧急通信。因此在实施方式中，DCM5配置在车室内前方的仪表盘内空间DS且宽度方向的大致中央位置这样的在来自前后左右的碰撞时、翻转时最受保护的位置。因此DCM5与副天线3同样或更好地受损的可能性低。

另外，根据车种类，通过在仪表盘内空间DS配置副天线3、天线布线16、以及DCM5也能够针对车辆前方的碰撞提高保护上述部件的可能性。这是因为特别是近年来的车辆结构采用了在前方碰撞的情况下即使保险杠、引擎盖、挡泥板等部位被撞坏也尽可能维持车室内空间RM这样的结构。

由此，发生碰撞事故时，主天线2变得不能通信的可能性高，但另一方面可推断副天线3和/或DCM5不发生异常的状况的概率也非常大。

因此，本实施方式，副天线3也是可发送信号的收发信号天线，从图4的处理可知，主天线2变得不能通信的情况下，切换为副天线3进行步骤S106、S107的紧急信号发送。由此，能够尽可能确保紧急情况下的信号发送。

当然，由于车辆前方的碰撞，副天线3也有受损、发生故障的可能性。但是，DCM5在仪表盘内空间DS内是在车辆宽度方向的大致中央位置，处于车室内空间RM内保护功能最好的位置。另外，发生车体前方碰撞时，主天线2有效发挥功能的可能性高。换句话说，由于DCM5和主天线2为正常的，推断可进行紧急通信的概率大。

另外，通过将主天线2配置于顶板上部后方的车辆宽度方向上大致中央的位置，即使是在顶板上，也能够尽可能降低受损的可能性。即，这是因为车辆的后方且在宽度方向大致中央的位置是不易受到车辆前方的碰撞、来自侧方的碰撞的影响的位置。

换句话说，在本实施方式中，通过将主天线2和副天线3在车室外的车辆后方和车室内的车辆前方分开配置，可以减小车辆事故产生时两者都受损的危险性，并且，通过在紧急情况下切换两个天线2、3进行信号发送能够提高确保紧急情况下的通信环境的可能性。由此，能够尽可能地使基于车载通信系统的用于人身安全、保全、救护等的活动变得有效。

另外，如果可能，通过尽可能利用主天线2进行信号发送，能够在顶板上这样的信号发送环境比较好的状态下增加进行信号发送的机会。

并且，在图4的处理中，作为紧急状态的检测，例如在通过来自安全气囊ECU8的碰撞检测信息等来检测车辆的碰撞的情况下，控制部21根据需要进行天线切换的处理(S102～S105)和紧急通信的处理(S106、S107)。设想需要用于乘员救护等的紧急通报，并且产生天线故障的情况为碰撞时，在步骤S101判断这样的情况，进行步骤S102以下的处理是最高效且适当的处理。

以上，对实施方式进行了说明，但本发明并不限于实施方式的例子，还可考虑各种变形例。

在图5B中，示出了对主天线2的天线布线15和副天线3的配置位置在车辆的宽度方向均为左侧的例子，但也可以将天线布线15配置在右窗户侧，即从车宽度中央观察与副天线3相反的一侧。由此，对于来自左右侧面方向的碰撞，能够进一步降低两个天线(2、3)同时不能通信的可能性。

另外，用于车载通信的天线数是主天线2和副天线3这两个，也可以安装3个以上的天线。

然而，如上述实施方式，使用两个收发信号天线能够以与MIMO方式中需要的最小限值天线数(收发信号天线和接收专用天线这两个)相同的数目，进一步提高维持可通信状态的可能性，从这一点出发非常优选。特别是通过使用两个收发信号天线，与使用更多的天线情况相比，可得到车内系统设计的容易性，并且能够避免多个天线所导致的设计自由度的降低和成本增加。

另外，以主天线2在顶板上配置在车宽度方向的大致中央位置作为例子，但也可以配置在车宽度方向上偏左侧或偏右侧的位置。

另外，副天线3可以配置在不一定是仪表盘内空间DS的车室内空间RM。

另外，通信方式并不限于与3G/3.9G对应的MIMO方式，也可以是下行通信使用多个天线，上行通信使用一个天线的其他的通信方式。

Claims (4)

1.一种车辆用通信装置，其特征在于，采用从基站向车辆侧利用相同频带的多个通道进行无线数据传送，因此在车辆侧使用多个天线进行接收，而从车辆侧向基站的无线数据传送中使用车辆侧的一个天线的通信方式，包含：

第一收发信号天线，配置于车辆的车室外的顶板后方位置，且通常状态下用于根据所述通信方式的信号接收和信号发送；

第二收发信号天线，配置于车辆的车室内前方位置，在通常状态用于根据所述通信方式的信号接收；

控制部，检测出紧急状态且检测到所述第一收发信号天线不能发送信号的情况下，使用所述第二收发信号天线进行紧急数据的发送的执行控制。

2.根据权利要求1所述的车辆用通信装置，其中，所述第一收发信号天线配置在顶板上部后方的车辆宽度方向上大致中央的位置。

3.根据权利要求1或2所述的车辆用通信装置，其中，所述第二收发信号天线配置在车室内前方位置中仪表盘内的空间。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的车辆用通信装置，其中，所述控制部检测车辆的碰撞作为所述紧急状态的检测。