JP2001245332A

JP2001245332A - 路車間通信システム

Info

Publication number: JP2001245332A
Application number: JP2000049911A
Authority: JP
Inventors: Masazumi Minaki; 正純三奈木
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2000-02-25
Filing date: 2000-02-25
Publication date: 2001-09-07

Abstract

(57)【要約】【課題】受信レベルのランダムな変動があっても、適
切なハンドオーバを可能にすることができる路車間通信
システムを得る。【解決手段】車載無線装置は、第１の路側無線装置が
送信する通信チャネル及び当該第１の路側無線装置の前
方位置に隣接する第２の路側無線装置が送信するハンド
オーバチャネルを受信し、それぞれのチャネルに含まれ
るタイミングマーカの相対的な時間差の計測に基づいて
車載無線装置の相対的な位置を求め、ハンドオーバを実
行する位置を検出し、不安定な受信電波のレベルに依存
しないハンドオーバを実行する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、道路交通におい
て、車両と道路側システム間の双方向通信を用いること
により、道路側システムから車両に対してリアルタイム
で道路や走行環境の情報を提供し、特に危険が予測され
る場合にその危険を事前に警告して、運転者の運転操作
の判断を支援する路車間通信システムに関わるものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、世界的に道路交通システムの高度
化（高度道路交通システム：Intelligent Transport Sy
stem、以下ＩＴＳと呼ぶ）に関する開発機運が高まって
いる。日本においても、１９９５年２月に政府の「高度
情報通信社会推進に向けた基本方針」によりＩＴＳの推
進が決定され、これに基づいて同年８月に「道路・交通
・車両分野における情報化実施指針」が打ち出され、そ
の中で１１の推進施策と９の開発分野が示されている。

【０００３】ここで、９つの開発分野とは、ナビゲーシ
ョンの高度化、自動料金収受システム、安全運転の支
援、交通管理の最適化、道路管理の効率化、公共交通の
支援、商用車の効率化、歩行者等の支援及び緊急車両の
運行支援を指す。このうち、安全運転の支援は、運転者
に道路や走行環境の情報を提供し、あるいは危険を警告
して運転者の運転操作の判断を支援する技術を含み、本
技術をさらに発展させることにより、安全かつ円滑な自
動走行の実現につなげようとするものである。

【０００４】安全運転の支援の最終目的である自動走行
の実験については、建設省土木研究所のテストコース及
び上信越道の小諸インターチェンジ周辺の実道を使用し
て、車両の自動走行の実験が行われているが、その模様
はテレビ、新聞等で報道されており、車両の自動走行に
関する認識が世の中に広まりつつある。なお、その車両
の自動走行制御システム概要については、朝日新聞（１
９９６−９−２８朝刊）の２９ページ「電子の道を車が
走った」、読売新聞（１９９６−１０−２９朝刊）の２
６ページ.２7ページ「開発最先端走る日本の夢の自動走
行車実現へ」等に具体的に紹介されている。

【０００５】ところで、前述の道路側システムから車両
に対してリアルタイムで、運転者に道路や走行環境の情
報を提供し、あるいは危険を警告して運転者の運転操作
の判断を支援する危険警告システムは、安全運転の支援
の第１歩というべき技術であり、これを実現するために
は、車両と道路側システム間の双方向通信を行うための
情報通信手段が必要となる。

【０００６】図７は、危険警告の情報通信手段となる従
来の路車間通信システムを示す基本構成図である。図７
において、車線１を車両進行方向に複数の区間に分割
し、その分割したそれぞれの区間を通信ゾーン２と呼
ぶ。図７は、３つの通信ゾーンが連続して配置された例
であり、ここではこれらを順に通信ゾーン２ａ、通信ゾ
ーン２ｂ、通信ゾーン２ｃと呼ぶ。３は走行中の車両で
あり、例えば車両３が通信ゾーン２ａに進入すると、車
両３に搭載されている車載無線装置４と路側に設置して
ある路側無線装置５ａとの間で双方向通信が行われる。
なお、路側無線装置５ａは、路側アンテナ６ａ、送受信
部７ａ及び通信制御部８ａよりなり、通信制御部８ａを
介して路側ネットワーク９へ接続されている。通信ゾー
ン２ｂ及び通信ゾーン２ｃについても、上記通信ゾーン
２ａと同様な路側無線装置が構成されており、それらは
図７に示されるとおり、通信ゾーン２ａと同様に付番し
ている。

【０００７】図７のような連続して配置された通信ゾー
ン構成では、隣接通信ゾーンからの干渉を排除する手段
が必要であり、ここでは、通信ゾーン２ａ、通信ゾーン
２ｂ及び通信ゾーン２ｃを形成する路側無線装置５ａ、
路側無線装置５ｂ及び路側無線装置５ｃから発射する電
波の周波数をそれぞれｆ１、ｆ２及びｆ３とし、周波数
により分離する手段を講じている。車載無線装置４にお
いて、これらの周波数を選択的に受信する機能を具備
し、同時に受信する電波を１波とすることにより、干渉
を避けることが可能になる。

【０００８】さて、図７の構成において、走行中の車両
３に搭載された車載無線装置４は、各通信ゾーンを離脱
すると、次の通信ゾーンで、新しい周波数に同調し、路
車間通信のリンクを切断することなく、維持する手段が
必要である。

【０００９】即ち、図７に示すように、各通信ゾーンの
一部を重複させ、通信ゾーンが重複したエリアで、前の
通信ゾーンからの路車間通信を維持しながら、新しい通
信ゾーンとの接続処理を並行して実施し、前の通信ゾー
ンを離脱すると、直ちに新しい通信ゾーンで路車間通信
を継続するという、いわゆるハンドオーバの技術が用い
られる。

【００１０】図８は、危険警告システムの適用される状
況を説明するための具体的な配置例を示す図である。図
８において、通信ゾーン２ａ、通信ゾーン２ｂ、通信ゾ
ーン２ｃは、見通しの利かないカーブを、通信ゾーンの
一部を重複させながら、連続的にカバーしている。車両
３の運転者からは、カーブの先にある障害物２３が視認
できない状態で、路側無線装置５ａ、路側無線装置５
ｂ、路側無線装置５ｃから、車両の走行位置に応じた危
険警告情報の提供を受けることにより、車両３の運転者
が事前に危険を察知し、予め対処することで、危険を避
けることが可能となる。

【００１１】図９および図１０は、図７の通信ゾーン２
ａ、通信ゾーン２ｂ、通信ゾーン２ｃにおける路車間通
信を通信フレームのタイミングに注目して表した図であ
る。図７の路車間通信システムの動作をこれらの図に従
って以下に説明する。図９に示すように、各路側無線装
置間で通信フレームの同期がとられた同期系が構成され
ていると共に、１フレーム内に、危険警告情報を運ぶ路
車間通信を行うための通信チャネルに加えて、ハンドオ
ーバ用のハンドオーバチャネルを設定している。ここ
で、路側無線装置５ｂは、ハンドオーバチャネルにおい
て、隣接通信ゾーン２ａで用いられる周波数ｆ１を用
い、また、路側無線装置５ｃは、同様に周波数ｆ２を用
いる。即ち、路側無線装置５ｂ及び路側無線装置５ｃ
は、１通信フレーム内で通信チャネルとハンドオーバチ
ャネルの周波数を切り替えて、時分割で電波を発射す
る。

【００１２】上記のような周波数を用いることにより、
各通信ゾーンの重複領域で車載無線装置４が受信するこ
とのできる電波は図１０のようになる。図１０に示すよ
うに、通信ゾーン２ａ及び通信ゾーン２ｂの境界領域で
は、路側無線装置５ａの通信チャネルである周波数ｆ１
の電波と、路側無線装置５ｂのハンドオーバチャネルで
ある周波数ｆ１の電波を受信可能である。また、通信ゾ
ーン２ｂ及び通信ゾーン２ｃの境界領域では、路側無線
装置５ｂの通信チャネルである周波数ｆ２の電波と、路
側無線装置５ｃのハンドオーバチャネルである周波数ｆ
２の電波を受信可能である。即ち、車載無線装置４は、
フレーム内の周波数切替をすることなく、自らの在圏す
る通信ゾーンの通信チャネル及び前方通信ゾーンのハン
ドオーバチャネルを受信することができ、ここでハンド
オーバが行われる。

【００１３】次に、車載無線装置４の内部構成を図１１
に示す。図１１において、１０ａは路側アンテナ６ａと
対向して電波の送信を行う車載送信アンテナ、１０ｂは
車載受信アンテナ、１１は車載受信アンテナ１０ｂで受
信された受信波、１２は受信波１１を入力して増幅、検
波を行う受信部、１３は受信部１２で検波された受信デ
ータ信号、１４は車内バス１８を通じて車内ＬＡＮ等の
車内上位系へ接続され、送受信の通信制御を行う通信制
御部、１５は通信制御部１４から出力される送信データ
信号、１６は送信データ信号１５を入力されて変調、増
幅を行う送信部、１７は送信部１６から出力される送信
波であり、上記車載送信アンテナ１０ａから空間に放射
される。なお、ここで、車載送信アンテナ１０ａ及び車
載受信アンテナ１０ｂを併せて、車載アンテナ１０と呼
ぶ。また、２４は上記受信部１２が検出する受信波１１
の受信レベルであり、２７は受信レベル２４を分岐して
入力し所定の時間だけ遅延させる遅延線、２５は上記受
信レベル２４及び遅延線２７の遅延出力２８を入力して
比較し、比較結果２６を通信制御部１４に供給する比較
器である。

【００１４】次に動作について説明する。受信レベル２
４は直接比較器２５に入力されるとともに、遅延線２７
を経由して入力される。比較器２５は、これらの２入力
を絶えず比較し、受信レベル２４が遅延出力２８より大
なるとき、比較器２５の比較結果２６は真、また、受信
レベル２４が遅延出力２８より小なるとき、比較器２５
の比較結果２６は偽になるように設定されていると、ハ
ンドオーバチャネルを受信中のタイミングでは、遅延出
力２８は通信チャネルのレベルを示すことになり、通信
制御部１４は比較結果２６の真偽を参照することによ
り、前方の通信ゾーンにおける電波と自通信ゾーンの電
波のレベルを比較することができる。従って、比較結果
２６が真になった時点でハンドオーバ周波数切替信号１
９を発生することにより、ハンドオーバが可能となる。

【００１５】従来の危険警告用路車間通信システムで
は、以上のような動作によりハンドオーバが各通信ゾー
ンの重複部で次々に行われることにより、瞬断のない連
続的な路車間通信を可能にするべく構成されたものであ
る。各通信ゾーンの重複部において、ハンドオーバ周波
数切替信号を発生するタイミングは、比較器２５による
２つの路側無線装置からの受信電波の強度、品質を比較
した結果に基づいている。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、実際の
フィールドでは、路面や地物による反射の影響等で受信
電波は不規則な変化を示すことが多く、一様な変化をし
ないため、不安定になる可能性があった。即ち、通信ゾ
ーン内で、直接波と反射波の干渉により、通信チャネル
の受信レベルがハンドオーバチャネルの受信レベル以下
に落ち込んだポイントで、意図しないハンドオーバが行
われるという可能性があった。

【００１７】即ち、上記のような従来の危険警告用路車
間通信システムでは、通信ゾーンの境界部で受信電波の
強度、品質に基づく判断を行うことを基本としており、
一方、多重反射の影響等により受信電波は一様な変化を
しないため、ハンドオーバのタイミングが不安定になる
という課題があった。

【００１８】この発明はこのような課題を解決するため
になされたものであり、受信レベルのランダムな変動が
あっても、適切なハンドオーバを可能にすることができ
る路車間通信システムを得ることを目的とするものであ
る。

【００１９】

【課題を解決するための手段】この発明に係る路車間通
信システムは、車線上を走行する車両に搭載された車載
無線装置と双方向通信を行う道路側システムとして、車
線を車線進行方向に沿って複数の通信区間に分割した各
通信区間毎に路側無線装置をそれぞれ備え、各路側無線
装置の通信ゾーンを当該通信区間より長く設定して隣接
する通信ゾーンの一部が互いに重複するように形成し、
かつ各路側無線装置間で通信フレームの同期がとられた
同期系を構成すると共に、各路側無線装置の通信フレー
ムに、路車間通信を行うための通信チャネルとハンドオ
ーバのためのハンドオーバチャネルを設定し各路側無線
装置間で異なる周波数を用いて時分割で送信するように
した路車間通信システムにおいて、上記車載無線装置
は、第１の路側無線装置が送信する通信チャネル及び当
該第１の路側無線装置の前方位置に隣接する第２の路側
無線装置が送信するハンドオーバチャネルを受信し、そ
れぞれのチャネルに含まれるタイミングマーカの相対的
な時間差の計測に基づいて車載無線装置の相対的な位置
を求め、ハンドオーバを実行する位置を検出することを
特徴とするものである。

【００２０】また、上記路側無線装置は、スペクトル拡
散方式により送信を行うと共に、上記車載無線装置は、
スペクトル拡散信号を逆拡散することによってデータを
再生し、かつ逆拡散時に生成される位相情報を用いて上
記通信チャネルと上記ハンドオーバチャネルの相対的な
時間差を計測することを特徴とするものである。

【００２１】

【発明の実施の形態】実施の形態１．図１は、この発明
の実施の形態１に係る路車間通信システムを示す構成図
である。図１において、図７に示す従来例と同一部分は
同一符号を付してその説明は省略する。新たな符号とし
て、４Ａは、車両３に搭載された本実施の形態１に係る
車載無線装置であり、第１の路側無線装置が送信する通
信チャネル及び当該第１の路側無線装置の前方位置に隣
接する第２の路側無線装置が送信するハンドオーバチャ
ネルを受信し、それぞれのチャネルに含まれるタイミン
グマーカの相対的な時間差の計測に基づいて車載無線装
置の相対的な位置を求め、ハンドオーバを実行する位置
を検出するようになされている。

【００２２】図２は、上記車載無線装置４Ａの内部構成
を示すブロック図である。図２において、図１１に示す
従来例と同一部分は同一符号を付してその説明は省略す
る。新たな符号として、１４Ａは、本実施の形態に係る
通信制御部であり、従来例の車載無線装置内の通信制御
部１４と異なり、受信部１２で検波された受信データ信
号のみに基づいてハンドオーバを実行する位置を検出す
るようになされ、この通信制御部１４Ａの動作は以下に
詳述する。なお、この実施の形態１では、従来例の比較
器２５および遅延線２７は必要ない。その他は、図１１
に示す従来例と同様である。

【００２３】次に、実施の形態１に係る動作について説
明する。図１において、車載無線装置４Ａは、通信ゾー
ン２ａに在圏する間は路側無線装置５ａの発生する電波
を受信することが可能であり、通信ゾーン２ｂ及び通信
ゾーン２ｃでは同じく、それぞれ路側無線装置５ｂ及び
路側無線装置５ｃの発生する電波を受信可能である。こ
こで、前述のように隣接通信ゾーンからの干渉を排除す
るために、路側無線装置５ａ、路側無線装置５ｂ及び路
側無線装置５ｃは通信チャネル用にそれぞれ異なった周
波数ｆ１、ｆ２及びｆ３を使用する。

【００２４】各路側通信装置５ａ〜５ｃの通信フレーム
は、図３に示すタイミング図のように、従来の路車間通
信システムと同様に、各路側無線装置間で通信フレーム
の同期がとられた同期系が構成されていると共に、１フ
レーム内に、危険警告情報を運ぶ路車間通信を行うため
の通信チャネルに加えて、ハンドオーバ用のハンドオー
バチャネルを設定している。ここで、路側無線装置５ｂ
は、ハンドオーバチャネルにおいて、隣接通信ゾーン２
ａで用いられる周波数ｆ１を用い、また、路側無線装置
５ｃは、同様に周波数ｆ２を用いる。即ち、路側無線装
置５ｂ及び路側無線装置５ｃは、１通信フレーム内で通
信チャネルとハンドオーバチャネルの周波数を切り替え
て、時分割で電波を発射する。

【００２５】そして、上記のような周波数を用いること
により、従来の路車間通信システムと同様に、各通信ゾ
ーンの重複領域で車載無線装置が受信することのできる
電波は図３のようになり、通信ゾーン２ａ及び通信ゾー
ン２ｂの境界領域では、路側無線装置５ａの通信チャネ
ルである周波数ｆ１の電波と、路側無線装置５ｂのハン
ドオーバチャネルである周波数ｆ１の電波を受信可能で
ある。同様に、通信ゾーン２ｂ及び通信ゾーン２ｃの境
界領域では、路側無線装置５ｂの通信チャネルである周
波数ｆ２の電波と、路側無線装置５ｃのハンドオーバチ
ャネルである周波数ｆ２の電波を受信可能である。即
ち、車載無線装置４Ａは、フレーム内の周波数切替をす
ることなく、自らの在圏する通信ゾーンの通信チャネル
及び前方通信ゾーンのハンドオーバチャネルを受信する
ことが可能となる。

【００２６】次に、車載無線装置４Ａの通信制御部１４
Ａによるハンドオーバのタイミングを得る動作につい
て、図４を参照して説明する。図１に示した各路側無線
装置５ａ〜５ｃは上述したように同期がとられており、
図４において、路側無線装置５ａの発射する通信チャネ
ルの送信タイミングと、路側無線装置５ｂの発射するハ
ンドオーバチャネルの送信タイミングの差は、時間差Ｔ
に設定されている。一方、車載無線装置４Ａの受信タイ
ミングに注目すると、路側無線装置５ａの通信チャネル
についてはτ１、路側無線装置５ｂのハンドオーバチャ
ネルについてはτ２の伝搬遅延を受けるが、車載無線装
置４Ａと路側無線装置５ａの距離は、車載無線装置４と
路側無線装置５ｂの距離より短いため、τ１＜τ２とな
る。従って、車載無線装置４Ａの通信制御部１４Ａに入
力されるこれらの信号に含まれているタイミングマーカ
の時間間隔は、Ｔ＋τ２−τ１となる。車載無線装置４
Ａの通信制御部１４Ａでは、両タイミングマーカの時間
間隔Ｔ＋τ２−τ１から、既知の時間差Ｔを差し引い
て、Δτ＝τ２−τ１を得ることができる。

【００２７】また、図５は、車載無線装置４Ａと路側無
線装置５ａ及び路側無線装置５ｂの位置関係を例示した
図である。図５において、路側無線装置の設置間隔を
Ｌ、設置高さをｈ、路側無線装置５ａと車載無線装置４
Ａとの水平距離をｘとすれば、Δτとｘの間には以下の
関係がある。なお、ｃは電波の伝搬速度である。 Δτ＝（√（（Ｌ＋ｘ）²＋ｈ²）−√（ｘ²＋ｈ²））／
ｃ上式は、車載無線装置４Ａにおいて、Δτを計測するこ
とにより、路側無線装置５ａからの距離が得られること
を示し、即ち、不安定な受信レベルの比較によることな
く、ハンドオーバを行う位置が検出できることを示して
いる。

【００２８】従って、上記実施の形態１によれば、複数
の路側無線装置間で正確なフレーム同期をとり、車載無
線装置４Ａにおいてそれぞれの路側無線装置の発射する
信号のタイミングマーカの時間差を比較することによ
り、複数の路側無線装置からの相対位置を計測し、車載
無線装置４Ａにおいてハンドオーバを行うべきポイント
を知ることことにより、受信レベルによる判定によらな
い安定したハンドオーバを可能とすることができる。

【００２９】実施の形態２．図６は、この発明の実施の
形態２に係る車載無線装置４Ａの構成を示すブロック図
である。図６において、図２に示す実施の形態１と同一
部分は同一符号を付してその説明は省略する。新たな符
号として、２０は受信データ信号１３を入力して直接拡
散によるスペクトル拡散信号の逆拡散を行う相関器、２
１は相関器２０によって再生された再生データ信号、２
２は上記相関器２０から出力される位相差信号である。
また、１４Ｂは本実施の形態２に係る通信制御部であ
り、相関器２０から出力される位相差信号２２を用いて
通信チャネルとハンドオーバチャネルの相対的な時間差
を計測するようになされている。

【００３０】次に、実施の形態２に係る動作について説
明する。相関器２０は、スペクトル拡散信号の逆拡散を
行ってデータを再生するため、まず、初期接続時に相関
検出を行って同期をとり、ついで得られた同期を保持す
る動作を行う。前述した実施の形態１では、図４におい
て、路側無線装置５ａの通信チャネル及び路側無線装置
５ｂのハンドオーバチャネルにおけるタイミングマーカ
を用いることを要したが、本実施の形態２では、逆拡散
を行う過程で生成される位相差信号２２をそのまま取り
出して、通信制御部１４Ｂに印加することにより、同様
の機能を果たすことができる。

【００３１】従って、上記実施の形態２によれば、上述
した相関器２０および通信制御部１４Ｂを有する車載無
線装置４Ａを備えることで、スペクトル拡散方式の信号
を受信側で逆拡散する過程で位相が検出されることを利
用し、これを用いることにより、各路側無線装置におい
てタイミングマーカを付加することなく、相対的な位置
計測を可能とすることができる。

【００３２】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、通信
ゾーンの境界部で、不安定になり勝ちな、受信電波の強
度、品質に基づく判断によらず、安定なハンドオーバの
タイミング検出ができるという効果がある。

【００３３】また、逆拡散を行う過程で生成される位相
差信号を取り出して用いることにより、上述したのと同
様の機能を果たすことができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態１による路車間通信シ
ステムの構成を示すブロック図である。

【図２】この発明の実施の形態１に係る車載無線装置
の構成を示すブロック図である。

【図３】この発明の実施の形態１に係る動作を説明す
るためのタイミング図である。

【図４】この発明の実施の形態１に係る動作を説明す
るためのタイミング図である。

【図５】この発明の実施の形態１に係る動作を説明す
るための図である。

【図６】この発明の実施の形態２に係る車載無線装置
の構成を示すブロック図である。

【図７】従来の危険警告用路車間通信システムの構成
を示すブロック図である。

【図８】従来の危険警告用路車間通信システムの運用
例を説明するための説明図である。

【図９】従来の危険警告用路車間通信システムの動作
を説明するためのタイミング図である。

【図１０】従来の危険警告用路車間通信システムの動
作を説明するためのタイミング図である。

【図１１】従来の危険警告用路車間通信システムの車
載無線装置の構成を示すブロック図である。

【符号の説明】

１車線、２通信ゾーン、３車両、４，４Ａ車載
無線装置、５，５ａ，５ｂ，５ｃ路側無線装置、１４
Ａ，１４Ｂ通信制御部、２０相関器。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０４Ｌ 29/08 Ｈ０４Ｌ 13/00 ３０７Ｚ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】車線上を走行する車両に搭載された車載
無線装置と双方向通信を行う道路側システムとして、車
線を車線進行方向に沿って複数の通信区間に分割した各
通信区間毎に路側無線装置をそれぞれ備え、各路側無線
装置の通信ゾーンを当該通信区間より長く設定して隣接
する通信ゾーンの一部が互いに重複するように形成し、
かつ各路側無線装置間で通信フレームの同期がとられた
同期系を構成すると共に、各路側無線装置の通信フレー
ムに、路車間通信を行うための通信チャネルとハンドオ
ーバのためのハンドオーバチャネルを設定し各路側無線
装置間で異なる周波数を用いて時分割で送信するように
した路車間通信システムにおいて、上記車載無線装置は、第１の路側無線装置が送信する通
信チャネル及び当該第１の路側無線装置の前方位置に隣
接する第２の路側無線装置が送信するハンドオーバチャ
ネルを受信し、それぞれのチャネルに含まれるタイミン
グマーカの相対的な時間差の計測に基づいて車載無線装
置の相対的な位置を求め、ハンドオーバを実行する位置
を検出することを特徴とする路車間通信システム。
【請求項２】請求項１に記載の路車間通信システムに
おいて、上記路側無線装置は、スペクトル拡散方式により送信を
行うと共に、上記車載無線装置は、スペクトル拡散信号を逆拡散する
ことによってデータを再生し、かつ逆拡散時に生成され
る位相情報を用いて上記通信チャネルと上記ハンドオー
バチャネルの相対的な時間差を計測することを特徴とす
る路車間通信システム。