JP2005241486A - 車間距離測定システム - Google Patents

Abstract

【課題】 低コストの条件の下で、所定の車両から前方車両との間の距離および後方車両との間の距離を高精度に測定する手段を提供する。
【解決手段】 通常、受信器１５Ｆ、増幅器１６Ｆおよび送信器１７Ｆは、直列に接続され、前方の車両から左側受信アンテナ１４Ｌｒを介して受信した電波を増幅し、その増幅した電波を右側送信アンテナ１４Ｒｓ経由で前方の車両に送り返すようになっている。制御手段１８は、測定指示入力装置１２から前方車両距離測定ボタン１２Ｆの押圧を示す信号を入力したとき、増幅器１６Ｆを切り離し、送信器１７Ｆにトリガを与えてパルス波を前方の車両に送信し、そのパルス波をカウントする。受信器１５Ｆが前方の車両からパルス波を受信したとき、パルス波の送信およびカウントを終了する。そのパルス波のカウント数から前方の車両との間の距離を算出し、その距離を車間距離表示装置１３の前方車両距離表示画面１３Ｆに表示する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、車両間の距離を測定する車間距離測定システムに関する。

従来から、車両走行中に前方の車両との間の距離を測定する装置が開発されている。例えば、ステレオカメラを使用して前方に存在する障害物の画像データを入力し、その入力した画像データを画像処理して車両であることを認識し、その角度などからその車両との間の距離を推測する装置がある。一方、ミリ波や超音波などの波長の短い高周波電波を前方に照射し、その反射波に基づいて車両の認識、その車両との間の距離やその車両の速度の推測などを行う装置がある（例えば特許文献１参照）。
特開２００３−２０７５７０号公報（段落０００８〜００１０、図１）

しかしながら、ステレオカメラ（以下、簡単に「カメラ」という）を使用する場合には、カメラを車両に設置する精度が要求され、膨大な画像処理プログラムが必要になるという問題がある。例えば、車両の形状によって、カメラを設置する位置および方向の調整や画像処理プログラムのチューニングが必要になる。また、特殊な道路環境によって前方の車両が複数台重なって見える状況などに対応するために、最も近くにある車両を認識するように画像処理プログラム自体が学習する必要がある。更に、雨、雪、霧などの悪天候によっては、前方の車両を認識できないこともある。
一方、反射波を利用する場合には、送信した電波の反射波を受信し、その受信した反射波を処理するので、乱反射などによってその反射波がノイズを多く含むため、車両の形状を認識することが難しく、処理プログラムが膨大になるという問題がある。例えば、前方の車両の反射面に凹凸があったり、曲線走行中にその車両の後部が側面につながって見えたりするときは、車両の形状の認識が難しい。このようなときにも、車両の後部を認識するように処理プログラム自体が学習する必要がある。
更に、カメラや反射波を用いる場合、前記のような車両に設置する精度や膨大なプログラムによるコスト面の問題から、前方の車両に加えて、後方の車両との間の距離を測定する装置を付設することは困難であると考えられる。

そこで、本発明は、前記問題に鑑み、低コストの条件の下で、所定の車両から前方車両との間の距離および後方車両との間の距離を高精度に測定する手段を提供することを課題とする。

前記課題を解決する本発明のうち、請求項１に係る発明は、車両間通信を用いることによって自車両とその前方または後方の他車両との間の距離を測定する車間距離測定システムであって、その車間距離測定システムが、他車両との間の距離を測定する自車両に搭載される自車両側車間距離測定装置と、自車両が車間距離を測定する対象となる他車両に搭載される他車両側車間距離測定装置とから構成され、自車両側車間距離測定装置が、他車両に向けて、自車両に固有の番号である自車両ＩＤを含む電波を送信する第１の送信手段と、第１の送信手段が送信した電波を受信した他車両から返信される返信波を受信する第１の受信手段と、第１の送信手段が電波を送信してから第１の受信手段が返信波を受信するまでの時間を測定し、その測定した時間から少なくとも他車両における電波信号の処理時間を差し引き、その差し引いた時間から自車両と他車両との間の距離を算出する制御手段とを備え、他車両側車間距離測定装置が、自車両から送信される電波を受信する第２の受信手段と、第２の受信手段が受信した電波に対する返信波を自車両に向けて送信する第２の送信手段とを備えることを特徴とする。

請求項２に係る発明は、車間距離測定システムであって、第２の送信手段が、返信波に他車両が走行している車線に固有の番号である車線ＩＤを含めることを特徴とする。

請求項３に係る発明は、車間距離測定システムであって、第２の送信手段が送信する返信波に含める車線ＩＤが、車両のタイヤ空気圧を測定する空気圧センサユニットをホイールに備えたタイヤ空気圧監視システムの送受信機能を用いて道路側装置から取得されるものであることを特徴とする。

請求項４に係る発明は、車間距離測定システムであって、制御手段が、算出した自車両と他車両との間の距離を、自車両の第１の送信手段および第１の受信手段に係るアンテナの取付位置と前記自車両の前端もしくは後端との間の距離ならびに他車両の第２の送信手段および第２の受信手段に係るアンテナの取付位置と前記他車両の後端もしくは前端との間の距離によって補正することを特徴とする。

請求項１に係る発明によれば、車両間通信を用いるので、カメラや反射波を用いるのに比べて精度よくかつ低コストに車間距離の測定を行うことができる。また、車両間で送受信する電波に車両ＩＤを含めるので、返信波が自車両の送信した電波に対するものであるか否かをチェックでき、受信すべき返信波以外の電波を除外することができる。更に、電波の往復時間から少なくとも他車両における電波信号の処理時間を差し引いた時間から車間距離を算出するので、高精度に車間距離の測定を行うことができる。

請求項２に係る発明によれば、返信波が自車両と同じ車線を走行している他車両から送信されたものであるか否かをチェックできるので、別の車線を走行している車両からの返信波を除外することができる。これは、例えば、道路が混雑していたり、曲折していたりした場合に有効である。

請求項３に係る発明によれば、車両が備えるタイヤ空気圧監視システムの送受信機能を用いるので、車線ＩＤの取得に係る車両側装置のコストを節減することができる。

請求項４に係る発明によれば、算出した自車両および他車両のアンテナ間の距離を、それぞれの車両におけるアンテナ位置と車両の前端との間の距離、または、アンテナ位置と車両の後端との間の距離によって補正するので、自車両の前端または後端から他車両の後端または前端までの距離を正確に求めることができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。本発明は、車両間通信を利用して車両間の距離を測定する車間距離測定システムである。

≪車両の構成と概要≫
まず、図１を参照して、本発明の実施の形態に係る車両の構成と概要について説明する。図１は、車両１を上部から見た様子を示している。以下、４個のタイヤおよびそれらに対応して配置されている空気圧センサユニットについて、それぞれ数字の符号によって総称すると共に、個々の部材については、その配置位置に応じて、ＦＲ（右前）、ＦＬ（左前）、ＲＲ（右後）またはＲＬ（左後）のアルファベットの符号を付加することによって識別する。従って、以下、総称するときは、例えば、「タイヤ２」といい、個々の部材を指示するときは、例えば、「タイヤ２ＦＲ」という。空気圧センサユニットについても同様である。また、車両１の左右に配置されているドアミラーおよび車体側アンテナについて、それぞれ数字の符号によって総称すると共に、個々の部材については、その配置位置に応じて、Ｒ（右）またはＬ（左）のアルファベットの符号を付加することによって識別する。従って、以下、総称するときは、例えば、「ドアミラー５」といい、個々の部材を指示するときは、例えば、「ドアミラー５Ｒ」という。車体側アンテナについても同様である。

車両１には、４個のタイヤ２が装着されている。それぞれのタイヤ２には、タイヤ２内の空気圧を測定する空気圧センサユニット３が配置されている。空気圧センサユニット３は、車両１に配置された車体側アンテナ１４や路面に設置された道路側装置６と無線通信する。
車両１の内部には、車載ＥＣＵ１１、測定指示入力装置１２、車間距離表示装置１３および２個の車体側アンテナ１４が配置されている。そして、測定指示入力装置１２、車間距離表示装置１３および２個の車体側アンテナ１４が所定の配線ケーブルによって車載ＥＣＵ１１に接続されている。

車載ＥＣＵ１１は、自身に接続されている装置やアンテナの間で各種情報の中継を行う。また、車載ＥＣＵ１１に内蔵または外部接続された所定の記憶手段（例えば、メモリなど、図示せず）に、車両１に固有の番号である車両ＩＤ、空気圧センサユニット３に固有の番号であるセンサＩＤ、車両１が走行している車線に固有の番号である車線ＩＤなどが記憶される。センサＩＤは、エンジンが始動されたときや専用スイッチが起動されたときに、空気圧センサユニット３から順次送信され、車載ＥＣＵ１１は、車体側アンテナ１４を介して受信したセンサＩＤと、そのタイヤ（ホイール）位置とを対応させたデータを所定の記憶手段に記憶させる。車線ＩＤは、道路側装置６が発信する電波に含まれる情報であり、車載ＥＣＵ１１が所定の時間ごとに空気圧センサユニット３および車体側アンテナ１４を介して受信し、所定の記憶手段に記憶させる。更に、車載ＥＣＵ１１は、車体側アンテナ１４を介して他の車両と電波を送受信することによって、他の車両との間の距離を測定する機能を持つ。なお、以上説明した車載ＥＣＵ１１のタイヤ空気圧を測定するＴＰＭＳ（Tire Pressure Monitoring System、タイヤ空気圧監視システム）としての機能と車間距離測定機能とは、別の部材（受信器、送信器など）によって実現されるものとする。

測定指示入力装置１２は、ダッシュボードなどに配置され、ドライバの操作による車間距離の測定指示を入力する機能を持つ。車間距離表示装置１３は、車載ＥＣＵ１１によって測定された車間距離を表示する機能を持つ。車体側アンテナ１４は、ドアミラー５に内蔵されていて、タイヤ２に配置されている空気圧センサユニット３と無線通信を行う部材と、前後の車両と電波を送受信することによって車間距離測定の一端を担う部材とに分かれる。ドアミラー５は車両１の左右両側にあって車体から最大限突出しているため、そのドアミラー５に車体側アンテナ１４を内蔵することによって、前後の車両と電波の送受信を行いやすく、かつ、単独で車体の外部に設置されるアンテナと比較して損傷を受けにくいという効果がある。
道路側装置６は、路面、特に車線の中央に所定の距離間隔ごとに設置され、その車線に固有の番号である車線ＩＤを含む電波を発信する。車両１は、道路側装置６の上を通過するときに、道路側装置６が発信する電波を受信することによって車線ＩＤを取得することができる。
なお、請求項における「タイヤ空気圧監視システム」は、空気圧センサユニット３、車体側アンテナ１４および車載ＥＣＵ１１に相当する。また、車載ＥＣＵ１１、測定指示入力装置１２、車間距離表示装置１３および車体側アンテナ１４の詳細については後記する。

≪空気圧センサユニットの構成と概要≫
次に、図２を参照して、空気圧センサユニットの構成と概要について説明する。空気圧センサユニット３は、図示しないメモリ内のデータを入出力しながら所定の処理を行うＣＰＵ（Central Processing Unit）３１と、タイヤ空気圧を示す出力を生じる圧力センサ３２と、その部位の温度を示す出力を生じる温度センサ３３とを備える。圧力センサ３２および温度センサ３３の出力は、Ａ／Ｄ（Analog/Digital）変換回路（図示せず）を介してデジタル値に変換され、ＣＰＵ３１に入力される。
また、空気圧センサユニット３には、電源（リチウム電池やバッテリ電源など）３４が配置されてＣＰＵ３１の動作電源として機能する。また、センサ側アンテナ３５が設けられて、圧力センサ３２および温度センサ３３の出力を車載ＥＣＵ１１（図１参照）に送信する一方、車載ＥＣＵ１１から送信された情報を受信する。ＣＰＵ３１は、センサ側アンテナ３５を介して、例えば、３１５ＭＨｚのＰＣＭ（Pulse Code Modulation）デジタル送信を行う。
図示は省略するが、電源３４とＣＰＵ３１の間の電源回路の適宜位置には電圧センサが設けられ、電源３４の出力電圧に応じた信号を出力する。電圧センサの出力もＡ／Ｄ変換され、ＣＰＵ３１に入力される。

図１の右上に空気圧センサユニット３の形状を示している。空気圧センサユニット３はリム（図示せず）のホイール面に取り付けられるため、下面はホイール面に密着するように弓形になっている。また、上部には、タイヤバルブ３９に直結する空気穴３７と、圧力センサ３２や温度センサ３３（図２参照）のセンサ部分に連通するセンサ穴３８とが穿設されている。一方、タイヤバルブ３９が、空気圧センサユニット３の側面に傾斜して取り付けられている。空気圧センサユニット３をリムのホイール面に取り付けるときには、リムのバルブ穴にタイヤバルブ３９を通過させた上で、空気圧センサユニット３の下面をホイール面に接着する。その後、タイヤをホイールに装着することになる。

従来、空気圧センサユニット３からの送信データは、センサＩＤ、圧力センサ出力、温度センサ出力および電圧センサ出力の順で結合された、例えば、５６ビットの信号（センサＩＤが３２ビット、圧力センサ出力、温度センサ出力および電圧センサ出力がそれぞれ８ビット）を１単位として構成される。センサＩＤは、４個の空気圧センサユニット３が対応する、１セット分（４個）のタイヤ２のそれぞれに個別に添付される。すなわち、センサＩＤは、車両１を工場から出荷するとき、４個のタイヤ２ごとに別々に付与されると共に、車両１が異なるときは更に別々に付与される。従って、１つのセンサＩＤは、対象となる車両群の中のある一つのタイヤを特定する。
本発明の実施の形態においては、空気圧センサユニット３からの送信データのヘッダ部分に、従来のタイヤ空気圧などの測定データと、空気圧センサユニット３が道路側装置６から受信した車線ＩＤのデータとを区別するための属性ＩＤを設けるものとする。これにより、空気圧センサユニット３が有する送受信機能を車線ＩＤ送受信用に利用することができ、車両における車線ＩＤ受信用設備のコストを節減することができる。

≪車載ＥＣＵその他の構成と詳細≫
続いて、図３を参照して、本発明の実施の形態に係る車載ＥＣＵ、測定指示入力装置、車間距離表示装置および車体側アンテナの構成と詳細について説明する。ここでは、特に、車間距離測定に係る構成について説明するものとする。なお、図３に示す、少なくとも車載ＥＣＵ１１および車体側アンテナ１４を含む構成が、請求項における「自車両側車間距離測定装置」、「他車両側車間距離測定装置」に相当する。
車載ＥＣＵ１１は、受信器１５Ｆ、１５Ｒ、増幅器１６Ｆ、１６Ｒ、送信器１７Ｆ、１７Ｒおよび制御手段１８から構成される。ここで、前方の車両との電波の送受信や距離の測定に係る機器には、アルファベットのＦ（前）を付し、後方の車両との電波の送受信や距離の測定に係る機器には、アルファベットのＲ（後）を付している（図３において他も同様）。受信器１５Ｆは、前方の車両から車体側アンテナ１４Ｌを介して電波を受信し、その受信した電波を増幅器１６Ｆに送信したり、電波を受信したことを制御手段１８に通知したりする。増幅器１６Ｆは、受信器１５Ｆから受信した電波を増幅し、その増幅した電波を送信器１７Ｆに送信する。送信器１７Ｆは、増幅器１６Ｆから受信した電波を、車体側アンテナ１４Ｒを介して前方の車両へ送信する。また、送信器１７Ｆは、制御手段１８からトリガを受けて電波を送信する機能を持つ。通常は、受信器１５Ｆ、増幅器１６Ｆおよび送信器１７Ｆが直列に接続された状態になっており、前方の車両から車体側アンテナ１４Ｌを介して受信した電波を増幅し、その増幅した電波を車体側アンテナ１４Ｒを介して前方の車両に送り返すようになっている。

一方、受信器１５Ｒは、後方の車両から車体側アンテナ１４Ｒを介して電波を受信し、その受信した電波を増幅器１６Ｒに送信したり、電波を受信したことを制御手段１８に通知したりする。増幅器１６Ｒは、受信器１５Ｒから受信した電波を増幅し、その増幅した電波を送信器１７Ｒに送信する。送信器１７Ｒは、増幅器１６Ｒから受信した電波を、車体側アンテナ１４Ｌを介して後方の車両へ送信する。また、送信器１７Ｒは、制御手段１８からトリガを受けて電波を送信する機能を持つ。通常は、受信器１５Ｒ、増幅器１６Ｒおよび送信器１７Ｒが直列に接続された状態になっており、後方の車両から車体側アンテナ１４Ｒを介して受信した電波を増幅し、その増幅した電波を車体側アンテナ１４Ｌを介して後方の車両に送り返すようになっている。
なお、受信器１５Ｆ、１５Ｒおよび送信器１７Ｆ、１７Ｒは、ＴＰＭＳ用として使用する受信器および送信器と別物とする。

制御手段１８は、車載ＥＣＵ１１内の受信器１５Ｆ、１５Ｒおよび送信器１７Ｆ、１７Ｒに接続されると共に、測定指示入力装置１２および車間距離表示装置１３に接続されている。制御手段１８は、測定指示入力装置１２から入力した車間距離の測定指示の信号に応じて、送信器１７Ｆおよび受信器１５Ｆ、または、送信器１７Ｒおよび受信器１５Ｒを用いて、前方または後方の車両との間の距離を測定し、その測定した距離を車間距離表示装置１３に表示する。また、制御手段１８は、所定の記憶手段に、車両ＩＤや車線ＩＤを記憶しているものとする。
なお、制御手段１８は、所定のメモリに記憶されたプログラムがＣＰＵ（Central Processing Unit）で実行されることによって実現される。その動作の詳細については後記する。

測定指示入力装置１２は、前方車両距離測定ボタン１２Ｆ、後方車両距離測定ボタン１２Ｒなどから構成される。前方車両距離測定ボタン１２Ｆは、ドライバが前方の車両との間の距離を測定したいときに押すボタンである。後方車両距離測定ボタン１２Ｒは、ドライバが後方の車両との間の距離を測定したいときに押すボタンである。測定指示入力装置１２は、前方車両距離測定ボタン１２Ｆまたは後方車両距離測定ボタン１２Ｒが押圧されたとき、それらに対応する信号を制御手段１８に出力する。車間距離表示装置１３は、前方車両距離表示画面１３Ｆ、後方車両距離表示画面１３Ｒなどから構成される。車間距離表示装置１３は、制御手段１８からの出力に応じて、制御手段１８が測定した車間距離を前方車両距離表示画面１３Ｆまたは後方車両距離表示画面１３Ｒに表示する。なお、図３においては、測定指示入力装置１２および車間距離表示装置１３が別物であるように図示しているが、一体化された物として実現してもよい。例えば、タッチパネル画面であってもよいし、ナビゲーションシステムの入力キーおよび表示画面であってもよい。

車両１の右側に配置される車体側アンテナ１４Ｒは、右側送信アンテナ１４Ｒｓおよび右側受信アンテナ１４Ｒｒから構成される。車両１の左側に配置される車体側アンテナ１４Ｌは、左側受信アンテナ１４Ｌｒおよび左側送信アンテナ１４Ｌｓから構成される。ここで、送信アンテナについては、アルファベットのｓ（send）を付し、受信アンテナについては、アルファベットのｒ（receive）を付している。なお、ＴＰＭＳ用として使用するアンテナについては、図示を省略する。
右側送信アンテナ１４Ｒｓは、送信器１７Ｆに接続され、送信器１７Ｆが送信する電波を前方の車両に向けて発信する。右側受信アンテナ１４Ｒｒは、受信器１５Ｒに接続され、後方の車両から受信した電波を受信器１５Ｒに受け渡す。一方、左側受信アンテナ１４Ｌｒは、受信器１５Ｆに接続され、前方の車両から受信した電波を受信器１５Ｆに受け渡す。左側送信アンテナ１４Ｌｓは、送信器１７Ｒに接続され、送信器１７Ｒが送信する電波を後方の車両に向けて発信する。なお、これらの４個のアンテナは、前方または後方の車両との電波の送受信が可能となるために、所定の指向性を持つように設置されるものとする。
ここで、車両１が前方の車両または後方の車両と電波の送受信を行うときは、右側のアンテナ同士および左側のアンテナ同士で送受信を行うものとする。すなわち、車両１の右側送信アンテナ１４Ｒｓが送信した電波は、前方の車両の右側受信アンテナが受信する。後方の車両の右側送信アンテナが送信した電波は、車両１の右側受信アンテナ１４Ｒｒが受信する。一方、車両１の左側送信アンテナ１４Ｌｓが送信した電波は、後方の車両の左側受信アンテナが受信する。前方の車両の左側送信アンテナが送信した電波は、車両１の左側受信アンテナ１４Ｌｒが受信する。
なお、図３に示すＬ１、Ｌ２については、後記する。

≪制御手段の動作≫
図４を参照して、本発明の実施の形態に係る車載ＥＣＵの制御手段の動作について説明する（適宜図３参照）。
ここで、「開始」の時点では、車載ＥＣＵ１１が前記のような「通常」の状態になっているものとする。すなわち、受信器１５Ｆ、増幅器１６Ｆおよび送信器１７Ｆは、直列に接続されることによって、前方の車両から左側受信アンテナ１４Ｌｒを介して受信した電波を増幅し、その増幅した電波を右側送信アンテナ１４Ｒｓを介して前方の車両に送り返す。一方、受信器１５Ｒ、増幅器１６Ｒおよび送信器１７Ｒは、直列に接続されることによって、後方の車両から右側受信アンテナ１４Ｒｒを介して受信した電波を増幅し、その増幅した電波を左側送信アンテナ１４Ｌｓを介して後方の車両に送り返す。なお、送信器１７Ｆおよび送信器１７Ｒは、電波を送り返すとき、その電波に自車両に固有の番号である車両ＩＤおよび自車両が走行している車線に固有の番号である車線ＩＤを載せるものとする。これによって、前方または後方の車両において、その車両ＩＤおよび車線ＩＤをチェックすることで、受信した電波が反射波や異なる車線の車両からの電波ではなく、正に車両１の車載ＥＣＵ１１によって送り返されたものであると認識することができる。換言すれば、反射波や異なる車線の車両からの電波を受信すべき電波であると誤認識することがなくなる。

まず、制御手段１８は、測定指示入力装置１２の前方車両距離測定ボタン１２Ｆが押圧されたか否かをチェックする（ステップＳ４０１）。これは、ドライバによって前方の車両との間の距離を測定する指示がなされたか否かを確認するものである。測定指示入力装置１２からの信号によって、前方車両距離測定ボタン１２Ｆが押圧されたと判断したとき（ステップＳ４０１のＹｅｓ）、最初に増幅器１６Ｆを受信器１５Ｆおよび送信器１７Ｆから切り離す（ステップＳ４０２）。これによって、制御手段１８は、受信器１５Ｆおよび送信器１７Ｆを操作することができるようになる。次に、送信器１７Ｆにトリガを与えることによって、右側送信アンテナ１４Ｒｓを介してパルス波を送信し、そのパルス波のカウントを開始する（ステップＳ４０３）。これによって、前方の車両に対してパルス波が照射されることになる。このとき、送信するパルス波に、自車両に固有の番号である車両ＩＤ（請求項における「自車両ＩＤ」に相当する）を載せるものとする。車両１において、その車両ＩＤを比較することによって、送信したパルス波と受信したパルス波とが同じものであることが確認できるので、確実な車間距離測定が可能になる。そして、制御手段１８は、左側受信アンテナ１４Ｌｒで前方の車両からのパルス波を受信するまで受信器１５Ｆの受信状態のチェックを繰り返す（ステップＳ４０４のＮｏ）。前方の車両からのパルス波（前方の車両および自車両の車両ＩＤ、自車両と同じ車線ＩＤを含む）を受信したとき（ステップＳ４０４のＹｅｓ）、送信器１７Ｆにトリガを与えることによって、パルス波の送信およびカウントを終了する（ステップＳ４０５）。続いて、そのパルス波のカウント数から前方の車両との間の距離を算出する（ステップＳ４０６）。

ここで、車間距離の算出方法について説明する。その算出式を、式１に示す。

車間距離Ｌ ＝ [Ｃ×（Ｎ／Ｆ−Ｔ）／２]−Ｌ１−Ｌ２ ［ｍ］・・・式１

式１において、Ｃは光速［ｍ／ｓｅｃ］、Ｎはパルス波のカウント数、Ｆはパルス波の周波数［Ｈｚ］、Ｔは車両における電波信号の処理時間［ｓｅｃ］、Ｌ１は車両１における前端と右側送信アンテナ１４Ｒｓまたは左側受信アンテナ１４Ｌｒとの間の距離［ｍ］（図３参照）、Ｌ２は前方の車両における右側受信アンテナ１４Ｒｒまたは左側送信アンテナ１４Ｌｓと後端との間の距離［ｍ］をそれぞれ示す。ここで、車両における電波信号の処理時間Ｔは、前方の車両においてパルス波を受信してから新たにパルス波を送信するまでの時間および車両１において前方の車両から受信したパルス波に含まれる車両ＩＤや車線ＩＤのチェックにかかる時間を合計したものである。処理時間Ｔのうち、前方車両における時間を求める方法としては、パルス波を受信終了して電波信号の処理を開始する時刻からパルス波の送信を開始する直前の時刻までの時間を、時刻の差によって計算したり、その間におけるＣＰＵのクロック数をカウントしたりして取得した時間を、返信するパルス波に載せる方法がある。また、予め車両間で、パルス波を受信し、返信するのにかかる時間を、最大処理時間を基本として取り決めておく方法もある。なお、処理時間Ｔのうち、車両１における時間は、制御手段１８が前方車両と同じ方法（時刻差やクロック数）で求めるものとする。

Ｎは、車両１からパルス波を送信してから車両１でパルス波を受信するまでの間にカウントしたパルス波の数であるので、そのＮをパルス波の周波数Ｆで割る（換言すれば、Ｎにパルス波の周期を掛ける）ことによって、パルス波の送信から受信までの時間Ｎ／Ｆが算出できる。この時間Ｎ／Ｆには、車両における電波信号の処理時間Ｔと、パルス波が車両１のアンテナおよび前方の車両のアンテナの間を往復する時間とが含まれている。そこで、パルス波が車両１のアンテナおよび前方の車両のアンテナの間を伝播する時間を求めるのに、Ｎ／ＦからＴを引いて、２で割っている。その値に光速Ｃを掛けることによって、車両１のアンテナと前方の車両のアンテナとの間の距離を算出できる。更に、その距離からＬ１およびＬ２を引くことによって、前方の車両の後端と車両１の前端との間の距離Ｌ、すなわち、車間距離Ｌを求めることができる（図５参照）。なお、パルス波の周波数Ｆは、制御手段１８を実現するＣＰＵのクロック周波数以内に設定されることになる。例えば、数ＧＨｚないし１０ＧＨｚの値を持つ。周波数Ｆが数百ＧＨｚないし１０００ＧＨｚの値を持つようにすれば、車間距離測定の精度が更によくなる。光速Ｃ、車両における電波信号の処理時間Ｔおよび距離Ｌ１は、予め制御手段１８の所定のメモリに設定されているものとする。また、距離Ｌ２は、前方の車両から事前にまたはパルス波の送受信後すぐに取得するものとする。なお、距離Ｌ２は、パルス波自体に載せるようにしてもよい。これによって、車間距離測定の精度の向上を図ることができる。

制御手段１８は、ステップＳ４０６で算出した距離を車間距離表示装置１３の前方車両距離表示画面１３Ｆに表示する（ステップＳ４０７）。これによって、ドライバは、測定指示入力装置１２の前方車両距離測定ボタン１２Ｆを押圧した操作に対する応答として、前方の車両との間の距離を知ることができる。その後、制御手段１８は、増幅器１６Ｆを受信器１５Ｆおよび送信器１７Ｆの間に接続する（ステップＳ４０８）。これによって、受信器１５Ｆ、増幅器１６Ｆおよび送信器１７Ｆが「通常」の状態に戻ることになる。そして、再び前方車両距離測定ボタン１２Ｆのチェックを行う（ステップＳ４０１）。

測定指示入力装置１２からの信号によって、前方車両距離測定ボタン１２Ｆが押圧されていないと判断したとき（ステップＳ４０１のＮｏ）、後方車両距離測定ボタン１２Ｒが押圧されたか否かをチェックする（ステップＳ４０９）。これは、ドライバによって後方の車両との間の距離を測定する指示がなされたか否かを確認するものである。このとき、測定指示入力装置１２からの信号によって、後方車両距離測定ボタン１２Ｒが押圧されていないと判断したとき（ステップＳ４０９のＮｏ）、再び前方車両距離測定ボタン１２Ｆのチェックを行う（ステップＳ４０１）。

後方車両距離測定ボタン１２Ｒが押圧されたと判断したとき（ステップＳ４０９のＹｅｓ）、最初に増幅器１６Ｒを受信器１５Ｒおよび送信器１７Ｒから切り離す（ステップＳ４１０）。これによって、制御手段１８は、受信器１５Ｒおよび送信器１７Ｒを操作することができるようになる。次に、送信器１７Ｒにトリガを与えることによって、左側送信アンテナ１４Ｌｓを介してパルス波を送信し、そのパルス波のカウントを開始する（ステップＳ４１１）。これによって、後方の車両に対してパルス波が照射されることになる。このとき、送信するパルス波に、自車両に固有の番号である車両ＩＤ（請求項における「自車両ＩＤ」に相当する）を載せるものとする。車両１において、その車両ＩＤを比較することによって、送信したパルス波と受信したパルス波とが同じものであることが確認できるので、確実な車間距離測定が可能になる。そして、制御手段１８は、右側受信アンテナ１４Ｒｒで後方の車両からのパルス波を受信するまで受信器１５Ｒの受信状態のチェックを繰り返す（ステップＳ４１２のＮｏ）。後方の車両からのパルス波（後方の車両および自車両の車両ＩＤ、自車両と同じ車線ＩＤを含む）を受信したとき（ステップＳ４１２のＹｅｓ）、送信器１７Ｒにトリガを与えることによって、パルス波の送信およびカウントを終了する（ステップＳ４１３）。続いて、そのパルス波のカウント数から後方の車両との間の距離を算出する（ステップＳ４１４）。車間距離の算出方法は、前方の車両との間の距離の算出方法と同様である。また、処理時間Ｔの求め方も、前方の車両との間の距離の算出方法における処理時間Ｔの求め方と同様である。ただし、前記式１において、Ｌ１は後方の車両における前端と右側送信アンテナ１４Ｒｓまたは左側受信アンテナ１４Ｌｒとの間の距離［ｍ］、Ｌ２は車両１における右側受信アンテナ１４Ｒｒまたは左側送信アンテナ１４Ｌｓと後端との間の距離［ｍ］（図３参照）をそれぞれ示す。距離Ｌ１は、後方の車両から事前にまたはパルス波の送受信後すぐに取得するものとする。なお、距離Ｌ１は、パルス波自体に載せるようにしてもよい。これによって、車間距離測定の精度の向上を図ることができる。距離Ｌ２は、予め制御手段１８の所定のメモリに設定されているものとする。

制御手段１８は、その算出した距離を車間距離表示装置１３の後方車両距離表示画面１３Ｒに表示する（ステップＳ４１５）。これによって、ドライバは、測定指示入力装置１２の後方車両距離測定ボタン１２Ｒを押圧した操作に対する応答として、後方の車両との間の距離を知ることができる。その後、制御手段１８は、増幅器１６Ｒを受信器１５Ｒおよび送信器１７Ｒの間に接続する（ステップＳ４１６）。これによって、受信器１５Ｒ、増幅器１６Ｒおよび送信器１７Ｒが「通常」の状態に戻ることになる。そして、再び前方車両距離測定ボタン１２Ｆのチェックを行う（ステップＳ４０１）。

≪車両間の信号のフォーマットとタイムチャート≫
図６を参照して、本発明の実施の形態に係る車両間で送受信される信号について説明する。ここでは、車両１が前方の車両との間の車間距離を測定する場合について説明する（適宜図５参照）。
まず、図６（ａ）に示すように、車両１から前方の車両に送信する信号Ｓ１は、ヘッダ、車間距離測定コード、車両１の車両ＩＤおよびフッタから構成される。一方、図６（ｂ）に示すように、前方の車両から車両１に返信する信号Ｓ２には、車両１から受信した信号Ｓ１のヘッダ、車間距離測定コード、車両１の車両ＩＤおよびフッタに対して、前方の車両の車両ＩＤおよび車線ＩＤが付加された構成になっている。なお、車両間の信号は、中心周波数が３１５ＭＨｚであるＰＣＭ信号である。
図６（ｃ）は、車両間で送受信される信号のタイムチャートである。まず、車両１は、信号Ｓ１を生成し、前方の車両に送信する。そして、前方の車両は、車両１から信号Ｓ１を受信し、その信号Ｓ１から信号Ｓ２を生成し、車両１に送信する。更に、車両１は、前方の車両から信号Ｓ２を受信し、チェックする。このとき、車両１においては、信号Ｓ１の送信開始時刻ｔ１から信号Ｓ２の受信、チェックの終了時刻ｔ５までの時間をクロックによってカウントする。そのカウント値がＮである。一方、車両における電波信号の処理時間Ｔのうち、前方の車両における時間は、前方の車両が信号Ｓ１を受信開始した時刻ｔ２から信号Ｓ２を送信開始する時刻ｔ３までの時間である。また、処理時間Ｔのうち、車両１における時間は、車両１が信号Ｓ２を受信開始した時刻ｔ４から信号Ｓ２のチェックが終了する時刻ｔ５までの時間である。従って、処理時間Ｔは、Ｔ＝（ｔ３−ｔ２）＋（ｔ５−ｔ４）によって求めることができ、そのＴの値およびＮの値を前記式１に代入することによって、車両１と前方の車両との間の距離を算出することができる。

以上説明した車間距離測定の動作は、主として車両１の車載ＥＣＵ１１における制御手段１８の内部メモリ（図示せず）に展開されたプログラムによって実現することができ、また、そのプログラムはＣＤ−ＲＯＭなどのような記録媒体に記録することができる。

以上説明した本発明の実施の形態によれば、自車両と、同一車線を走行している前方車両および後方車両との間の距離を比較的簡単な方法によって測定することができる。また、カメラやレーダなどの特別な装置を用いることなく、車両間通信を用いることによって、最小限の機器やプログラム開発で車間距離測定を実現することができる。

≪その他の実施の形態≫
以上本発明について好適な実施の形態について一例を示したが、本発明は前記実施の形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。例えば、以下のような実施の形態が考えられる。
（１）前記実施の形態においては、車体側アンテナ１４をドアミラー５に内蔵するように記載したが、その他の位置に配置するようにしてもよい。例えば、ルーフ上に前後に向けて送受信アンテナを配置してもよい。このとき、前方の車両の後方に向いたアンテナと、自車両の前方に向いたアンテナとが通信することになる。
また、フロントグリルには前方に向けて、リアトランクには後方に向けて、それぞれ送受信アンテナを配置してもよい。このとき、自車両のフロントグリルのアンテナと、前方の車両のリアトランクのアンテナとが通信し、一方、自車両のリアトランクのアンテナと、後方の車両のフロントグリルのアンテナとが通信することになる。これによれば、例えば、前方の車両の後端と自車両の前端との間の距離を測定することになるので、距離Ｌ１、Ｌ２などが不要になり更に正確な車間距離を知ることができる。
（２）前記実施の形態においては、ＴＰＭＳ用部材と車間距離測定用部材とを別物として記載したが、それらの部材を共用するようにしてもよい。このとき、ＴＰＭＳ用として使用する時間帯と、車間距離計測用として使用する時間帯とを分けて、車間距離計測用の時間帯においては、アンテナの指向性および出力を上げるものとする。これによって、送信器、受信器、アンテナなどを共用することができるので、更に低コストに車間距離測定を実現することができる。
（３）前記実施の形態においては、距離測定の指示や表示をドライバによるマニュアル操作によって行う例を示したが、追突軽減ブレーキシステムや追突防止装置などの走行安全装置において車間距離を自動測定する場合にも適用することができる。このとき、走行安全装置を制御する制御装置が、図１の車載ＥＣＵ１１や図３の制御手段１８に接続されて、車間距離測定機能と連動するような構成になる。
（４）前記実施の形態においては、車線ＩＤを道路側装置６から取得するように記載したが、その車線ＩＤを車両１に搭載したナビゲーションシステムから取得するようにしてもよい。

本発明の実施の形態に係る車両の構成を示す図である。 本発明の実施の形態に係る空気圧センサユニットの構成を示す図である。 本発明の実施の形態に係る車載ＥＣＵその他の構成を示す図である。 本発明の実施の形態に係る車載ＥＣＵの制御手段の動作を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態に係る車間距離の算出方法を示す図である。 本発明の実施の形態に係る車両間の信号のフォーマットとタイムチャートを示す図である。（ａ）は、車両１から前方の車両に送信する信号のフォーマットを示す。（ｂ）は、前方の車両から車両１に返信する信号のフォーマットを示す。（ｃ）は、車両間で送受信される信号のタイムチャートを示す。

符号の説明

１ 車両
２ タイヤ
３ 空気圧センサユニット
５ ドアミラー
６ 道路側装置
１１ 車載ＥＣＵ
１２ 測定指示入力装置
１３ 車間距離表示装置
１４ 車体側アンテナ
１５ 受信器（第１の受信手段、第２の受信手段）
１６ 増幅器
１７ 送信器（第１の送信手段、第２の送信手段）
１８ 制御手段

Claims (4)

1. 車両間通信を用いることによって自車両とその前方または後方の他車両との間の距離を測定する車間距離測定システムであって、
   前記車間距離測定システムは、
   他車両との間の距離を測定する自車両に搭載される自車両側車間距離測定装置と、
   前記自車両が車間距離を測定する対象となる他車両に搭載される他車両側車間距離測定装置と、
   から構成され、
   前記自車両側車間距離測定装置は、
   前記他車両に向けて、前記自車両に固有の番号である自車両ＩＤを含む電波を送信する第１の送信手段と、
   前記第１の送信手段が送信した電波を受信した前記他車両から返信される返信波を受信する第１の受信手段と、
   前記第１の送信手段が電波を送信してから前記第１の受信手段が返信波を受信するまでの時間を測定し、その測定した時間から少なくとも前記他車両における電波信号の処理時間を差し引き、その差し引いた時間から前記自車両と前記他車両との間の距離を算出する制御手段と、
   を備え、
   前記他車両側車間距離測定装置は、
   前記自車両から送信される電波を受信する第２の受信手段と、
   前記第２の受信手段が受信した電波に対する返信波を前記自車両に向けて送信する第２の送信手段と、
   を備えることを特徴とする車間距離測定システム。
2. 前記第２の送信手段は、
   前記返信波に前記他車両が走行している車線に固有の番号である車線ＩＤを含める、
   ことを特徴とする請求項１に記載の車間距離測定システム。
3. 前記第２の送信手段が送信する返信波に含める前記車線ＩＤは、
   車両のタイヤ空気圧を測定する空気圧センサユニットをホイールに備えたタイヤ空気圧監視システムの送受信機能を用いて道路側装置から取得されるものである
   ことを特徴とする請求項２に記載の車間距離測定システム。
4. 前記制御手段は、
   前記算出した前記自車両と前記他車両との間の距離を、前記自車両の第１の送信手段および第１の受信手段に係るアンテナの取付位置と前記自車両の前端もしくは後端との間の距離ならびに前記他車両の第２の送信手段および第２の受信手段に係るアンテナの取付位置と前記他車両の後端もしくは前端との間の距離によって補正する
   ことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の車間距離測定システム。

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