JP2007200021A - 車両通信システム、無線通信装置、及び車両通信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】道路の所定領域を通過した車両との無線通信を、車両の該領域への進入・退出に応じて行うことにより、道路側に設置してある通信装置の電力消費を抑制することができる車両通信システム、無線通信装置、及び車両通信方法を提供する。
【解決手段】道路を走行する車両と情報を送受信する無線通信装置３を備えた車両通信システムにおいて、所定の領域へ進入する車両が発する遠赤外線を検知する遠赤外センサ３３と、該遠赤外センサ３３で検知された遠赤外線に基づいて記無線通信装置３の起動・停止を制御する通信制御装置とを備える。通信制御装置は、無線通信装置３で通信可能な領域へ車両が進入したか否かを判断し、車両が通信可能な領域へ進入したと判断した場合、無線通信装置３を起動する。
【選択図】図２

Description

本発明は、道路の所定領域を通過した車両との無線通信を、車両の該領域への進入・退出を検出することにより行い、電力消費を抑制することができる車両通信システム、無線通信装置、及び車両通信方法に関する。

車両に搭載されている車載通信装置との間で情報を送受信することにより、例えば交通信号の動作を制御する等により円滑な交通を促進する交通システムが多々開発されている。このような交通システムの多くは、車両が走行する道路上方に、車両に搭載されている車載通信装置との情報の送受信を行う無線通信装置が設置されている。

例えば、車両が走行する道路上方に、車両に搭載されている光通信装置とデータ通信を行う光ビーコンを設け、光信号を用いて情報の送受信が行われている。光ビーコンは、ＰＴＰＳ（Public Transportation Priority System ：公共車両優先システム）、ＭＯＣＳ（Mobile Operation Control System ：車両運行管理システム）等の用途に利用されており、路線バス、ゴミ収集車等の特定の車両からのアップリンク信号に基づいて、車両ＩＤ、運行系統、行き先情報、旅行時間等を管理情報として取得している。

光ビーコンを車両に搭載した場合には、光ビーコンの電力消費が問題となる。従来は、光ビーコンによるデータ送受信による電力消費を低減すべく、間欠的にデータ送受信を行うよう光送受信動作を発停させる車両用送受信装置が多々開発されている（特許文献１、２参照）。
特開２００１−１４３１９２号公報 特開２００３−２３３８９５号公報

しかし、車両との通信装置を設置する場合、通信可能な領域が可能な限り広範となるよう、例えば道路の上方に恒久的に設置することが多い。また、道路を通過する車両を検出するレーダ装置等も道路の上方に恒久的に設置することが多い。したがって、充電、バッテリ交換等のメンテナンスを頻繁に行うのは困難であり、車両に搭載する通信装置だけでなく、道路側に設置する通信装置、検出装置についても電力消費を抑制する必要が有るという問題点があった。

また、光ビーコン等の通信装置は、通信可能領域が比較的狭く、従来の道路側に設置した通信装置は、車両に搭載している通信装置のアップリンク信号を受信すべく常時ダウンリンク信号を送信しておく必要が有り、無駄なダウンリンク信号を送信し続けることにより電力消費を抑制することが困難であるという問題点もあった。

同様に、レーダ装置等により車両を検出する場合、車両の通過を看過しないように常時超音波、赤外線等を発信しておく必要があり、無駄な超音波、赤外線等を発信し続けることにより電力消費を抑制することが困難であるという問題点もあった。さらにレーダ装置等を車線ごとに配置する必要があったことから、例えばアーム型支柱に該装置を取り付ける場合、全ての車線をカバーするために大型のアーム型支柱を設置する必要が有り、設置コストが増大するという問題点もあった。

本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであり、道路の所定の領域に存在する車両との無線通信を、車両の該領域における存在を検出しつつ行うことにより、道路側に設置してある通信装置の電力消費を抑制することができる車両通信システム、無線通信装置、及び車両通信方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために第１発明に係る車両通信システムは、道路を走行する車両と情報を送受信する無線通信装置を備えた車両通信システムにおいて、所定の領域へ進入する車両が発する遠赤外線を検知する遠赤外センサと、該遠赤外センサで検知された遠赤外線に基づいて前記無線通信装置の起動・停止を制御する通信制御装置とを備え、該通信制御装置は、所定の領域へ車両が進入したか否かを判断する手段と、該手段で車両が所定の領域へ進入したと判断した場合、前記無線通信装置を起動する手段とを備えることを特徴とする。

また、第２発明に係る車両通信システムは、第１発明において、前記通信制御装置は、前記所定の領域から車両が退出したか否かを判断する手段と、該手段で車両が所定の領域から退出したと判断した場合、前記無線通信装置を停止する手段とを備えることを特徴とする。

また、第３発明に係る車両通信システムは、第１又は第２発明において、前記無線通信装置は、車線ごとに路面上の所定の高さに設置してあり、前記遠赤外センサは、一又は複数車線の中央近傍の路面上の所定の高さに設置してあることを特徴とする。

また、第４発明に係る無線通信装置は、道路を走行する車両と情報を送受信する無線通信装置において、前記所定の領域へ進入する車両が発する遠赤外線を検知する遠赤外センサ及び該遠赤外センサで検知された遠赤外線に基づいて前記無線通信装置の起動・停止を制御する通信制御装置を内蔵しており、該通信制御装置は、所定の領域へ車両が進入したか否かを判断する手段と、該手段で車両が所定の領域へ進入したと判断した場合、前記無線通信装置を起動する手段とを備えることを特徴とする。

また、第５発明に係る無線通信装置は、第４発明において、前記通信制御装置は、前記所定の領域から車両が退出したか否かを判断する手段と、該手段で車両が所定の領域から退出したと判断した場合、前記無線通信装置を停止する手段とを備えることを特徴とする。

また、第６発明に係る無線通信装置は、第４又は第５発明において、前記無線通信装置は、光信号により情報を送受信する光ビーコンを備えることを特徴とする。

また、第７発明に係る無線通信装置は、第４乃至第６発明のいずれか１つにおいて、前記無線通信装置は、太陽電池を駆動源として備えることを特徴とする。

また、第８発明に係る車両通信方法は、道路を走行する車両と情報を送受信する無線通信装置を用いる車両通信方法において、所定の領域へ進入する車両が発する遠赤外線を検知し、検知された遠赤外線に基づいて所定の領域へ車両が進入したか否かを判断し、車両が所定の領域へ進入したと判断した場合、前記無線通信装置を起動することを特徴とする。

また、第９発明に係る無線通信装置は、複数の車線からなる道路を走行する車両と情報を送受信する無線通信装置であって、前記車両と情報を送受信する無線通信部と、前記道路の所定の領域内に存在している車両が発する遠赤外線を検知する遠赤外センサとを備えることを特徴とする。

第１発明、第４発明及び第８発明では、所定の領域へ進入する車両が発する遠赤外線を検知し、検知された遠赤外線に基づいて所定の領域へ車両が進入したか否かを判断し、車両が所定の領域へ進入したと判断した場合に無線通信装置を起動する。これにより、無線通信装置で通信可能な領域の前後の領域で車両を検知することが可能であり電力消費が少ない遠赤外センサにより車両が通信可能な領域へ進入したか否かを検知し、侵入を検知した場合にのみ無線通信装置を起動させて例えばダウンリンク信号の送信を開始する。従って、不要なダウンリンク信号の送出を未然に防止することができ、車両との通信に要する電力消費量を低く抑制することが可能となる。

第２発明及び第５発明では、車両が通信可能な領域から退出したか否かを判断し、車両が退出したと判断した場合、無線通信装置を停止する。これにより、車両が通信可能な領域から退出した場合には、無線通信装置からのダウンリンク信号の送出を停止することができ、不要なダウンリンク信号の送出を未然に防止することができ、車両との通信に要する電力消費量を低く抑制することが可能となる。

第３発明では、無線通信装置を車線ごとに路面上の所定の高さに設置し、遠赤外センサは、一又は複数の車線の中央近傍の路面上の所定の高さに設置する。これにより、遠赤外センサの数を無線通信装置の数よりも少なく設置することになり、常時稼動している遠赤外センサの数を減じることにより、より電力消費を抑制することが可能となる。

第６発明では、無線通信装置は、光信号により情報を送受信する光ビーコンを送受信することが可能な領域通信装置を備えている。これにより、狭い領域内でのみ車両とデータ通信することができ、必要な情報を必要な車両との間で送受信することが可能となる。

第７発明では、無線通信装置は、太陽電池を駆動源として備える。これにより、無線通信装置の電力消費をさらに抑制することが可能となる。

第９発明では、車両と情報を送受信する無線通信部と、複数の車線からなる道路の所定の領域内に存在している車両が発する遠赤外線を検知する遠赤外センサとを備え、遠赤外センサは複数の車線を走行する車両を検出する。これにより、電力消費が少ない遠赤外センサにより車両が所定の検出対象となる領域に存在するか否かを検出することができ、車両検出に要する電力消費量を低く抑制することが可能となる。また、遠赤外センサは検出範囲が広範であることから複数の車線を走行する車両を１つの遠赤外センサで検出することができる。したがって、例えばアーム型支柱に遠赤外センサを取り付ける場合、大型のアーム型支柱を設置する必要が無く、設置コストの低減を図ることが可能となる。

第１発明、第４発明及び第８発明によれば、無線通信装置で通信可能な領域の前後の領域で車両を検知することが可能であり電力消費が少ない遠赤外センサにより車両が通信可能な領域へ進入したか否かを検知し、侵入を検知した場合にのみ無線通信装置を起動させて例えばダウンリンク信号の送信を開始する。従って、不要なダウンリンク信号の送出を未然に防止することができ、車両との通信に要する電力消費量を低く抑制することが可能となる。

第２発明及び第５発明によれば、車両が通信可能な領域から退出した場合には、無線通信装置からのダウンリンク信号の送出を停止することができ、不要なダウンリンク信号の送出を未然に防止することができ、車両との通信に要する電力消費量を低く抑制することが可能となる。

第３発明によれば、遠赤外センサの数を無線通信装置の数よりも少なく設置することになり、常時稼動している遠赤外センサの数を減じることにより、より電力消費を抑制することが可能となる。

第６発明によれば、光ビーコンのような領域通信装置により、狭い領域内でのみ車両とデータ通信することができ、必要な情報を必要な車両との間で送受信することが可能となる。

第７発明によれば、無線通信装置の電力消費をさらに抑制することが可能となる。

第９発明によれば、電力消費が少ない遠赤外センサにより車両が所定の検出対象となる領域に存在するか否かを検出することができ、車両検出に要する電力消費量を低く抑制することが可能となる。また、遠赤外センサは検出範囲が広範であることから複数の車線を走行する車両を１つの遠赤外センサで検出することができる。したがって、例えばアーム型支柱に遠赤外センサを取り付ける場合、大型のアーム型支柱を設置する必要が無く、設置コストの低減を図ることが可能となる。

以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る車両通信システムの構成を示す模式図である。本実施の形態１に係る車両通信システムは、車両１、１、・・・が走行する車線上に、車両１に搭載している車載通信装置２とデータ通信を行うことが可能な無線通信装置３、３、・・・を設置している。無線通信装置３、３、・・・は車線ごとに設置してあり、直下の車線の通信可能領域４を走行する車両とデータ通信することが可能となっている。

本実施の形態１では、車両１に搭載している車載通信装置２と無線通信装置３、３、・・・とは、無線通信する。本実施の形態１では、無線通信装置３は、投受光器を備えた光ビーコンとして構成されている。図２は、本発明の実施の形態１に係る車両通信システムの無線通信装置３の構成を示すブロック図である。図２での実線はデータ通信線を、破線は電力供給線を、それぞれ示している。

図２に示すように、実施の形態１に係る無線通信装置３は、発光してダウンリンク信号を送信する発光部３１、受光してアップリンク信号を受信する受光部３２、遠赤外を検出する遠赤外センサ３３、受光部３２で受信した信号及び遠赤外センサ３３から受信した出力信号に対する演算処理、ダウンリンク信号の送信開始・停止指示、外部とのデータ送受信等を実行する通信制御部（通信制御装置）３４、及び外部との通信を行う通信インタフェース部３５で構成されている。

発光部３１からのダウンリンク信号の発光間隔等は、通信制御部３４からの指示に基づいて実行される。車両１に搭載されている車載通信装置２は、車両が通信可能領域４へ進入した場合、ダウンリンク信号を受信し、必要な情報をアップリンク信号として返信する。

本実施の形態１は、車両が光ビーコンと通信可能な通信可能領域４へ進入したか否か、又は通信可能領域４から退出したか否かを検出する遠赤外センサ３３を、光ビーコンに内蔵している点に特徴を有する。図３は、本発明の実施の形態１に係る車両通信システムの遠赤外センサ３３の構成を示すブロック図である。

遠赤外センサ３３は、波長８〜１２マイクロメートルの遠赤外光の透過性に優れたレンズ３３１を有し、レンズ３３１から入光した遠赤外光はサーモパイル３３２へ誘導される。レンズ３３１は、遠赤外光の透過性を有する素材、例えば粉末焼結法により安価に製造することができるＺｎＳレンズを採用する。なお、レンズ３３１の素材は、これに限定されるものではない。

サーモパイル３３２は、受光した遠赤外の光量及びサーモパイル本体の温度に応じた電圧を出力し、オペアンプ３３３で増幅してＣＰＵ３３４へ送信する。ＣＰＵ３３４は、増幅された出力電圧値に基づいて、車両の有無を判定する。判定結果は、出力信号として通信制御部３４へ送信される。

通信制御部３４はＬＳＩ基板であり、遠赤外センサ３３からの出力信号に基づいて光ビーコンの動作を制御する。図４は、本発明の実施の形態１に係る車両通信システムの通信制御部（通信制御装置）３４の構成を示すブロック図である。

通信制御部３４は、少なくともＬＳＩ３４１、ＲＯＭ３４２、ＲＡＭ３４３、及び通信インタフェース部３４４で構成されており、ＬＳＩ３４１は、ＲＯＭ３４２に記憶されている処理プログラムに従って、後述する種々の処理を実行する。ＲＡＭ３４３は、ＳＲＡＭ、フラッシュメモリ等であり、演算処理の途上で生成したデータを記憶する。通信インタフェース部３４４は、遠赤外センサ３３からの出力信号の受信、発光部３１への発光開始・停止指示、受光部３２からアップリンク信号の受信を行う。

無線通信装置３の通信インタフェース部３５は、例えば交通管制センタ等のサーバコンピュータ（図示せず）へ、アップリンク信号の受信により取得した情報を送信する。また、車両へ提供する情報等をサーバコンピュータから受信する。

電力供給部３６は、長期間継続して電力を供給することが可能な電源であれば、特に限定されるものではない。本実施の形態１では、特に電力消費量の少ない遠赤外センサ３３を採用していることから、ソーラパネルとバッテリとを組み合わせた太陽電池を用いる。電力供給部３６は、無線通信装置３の各構成装置へ電力を供給する（図２の破線）。

本実施の形態１では、遠赤外センサ３３での検知領域を、光ビーコンでの通信可能領域４の前後に設定し、走行する車両１の通信可能領域４への進入及び通信可能領域４からの退出を検出する。図５は、通信可能領域４と車両検出領域４１、４２との関係を示す模式図である。図５（ａ）は通信可能領域４と車両検出領域４１、４２との前後関係を示しており、図５（ｂ）は上方からの通信可能領域４と車両検出領域４１、４２との関係を示している。

本実施の形態１では、１車線ごとに１個の無線通信装置３を設置している。光ビーコンによる通信可能領域４が、前後方向に略５ｍで横方向が車線幅である領域となるよう、無線通信装置３の指向性及び取り付け角度が調整されている。通信可能領域４の車両進行方向側には、車両の進入を検出するための車両検出領域４１が、通信可能領域４の車両通過方向側には、車両の退出を検出するための車両検出領域４２が、それぞれ設けられており、該領域において遠赤外センサ３３で車両の進入・退出を検出する。

遠赤外光に基づいて車両が車両検出領域４１、４２へ進入したか否か、退出したか否かを判定する手段は、特に限定されるものではない。例えば、遠赤外センサ３３からの出力電圧値が所定のサンプリング時間だけ所定値より大きくなった場合には車両が該領域へ進入したものと判定し、遠赤外センサ３３からの出力電圧値の減少量が所定値以下となった場合には車両が該領域から退出したものと判定する方法であっても良い。

より検出精度を高めるべく、例えば天候に応じた車両進入時の検出温度パターン、車両退出時の検出温度パターンを通信制御部３４のＲＡＭ３４３に記憶しておき、パターンマッチングすることにより車両の進入・退出を検出する方法を採用しても良い。

以下、本実施の形態１に係る車両通信システムの無線通信装置（光ビーコン）３の動作制御処理について説明する。図６は、本発明の実施の形態１に係る車両通信システムの通信制御部３４のＬＳＩ３４１の処理手順を示すフローチャートである。

通信制御部（通信制御装置）３４のＬＳＩ３４１は、遠赤外センサ３３から出力信号を取得する（ステップＳ６０１）。ＬＳＩ３４１は、車両検出領域４１に車両が進入したか否かを判断し（ステップＳ６０２）、ＬＳＩ３４１が、車両が進入していないと判断した場合（ステップＳ６０２：ＮＯ）、ＬＳＩ３４１は処理をステップＳ６０１へ戻し、上述の処理を繰り返す。

ＬＳＩ３４１が、車両が進入したと判断した場合（ステップＳ６０２：ＹＥＳ）、ＬＳＩ３４１は、発光部３１へ発光の開始指示を出し（ステップＳ６０３）、ダウンリンク信号の送信を開始する。ＬＳＩ３４１は、車両１に搭載してある車載通信装置２からのアップリンク信号を受信し（ステップＳ６０４）、外部に設けてある他のコンピュータとの情報の送受信を行う（ステップＳ６０５）。

ＬＳＩ３４１は、遠赤外センサ３３から出力信号を取得し（ステップＳ６０６）、車両検出領域４２から車両が退出したか否かを判断する（ステップＳ６０７）。ＬＳＩ３４１が、車両が退出していないと判断した場合（ステップＳ６０７：ＮＯ）、ＬＳＩ３４１は処理をステップＳ６０４へ戻し、上述の処理を繰り返す。

ＬＳＩ３４１が、車両が退出したと判断した場合（ステップＳ６０７：ＹＥＳ）、ＬＳＩ３４１は、発光部３１へ発光の停止指示を出し（ステップＳ６０８）、ダウンリンク信号の送信を停止する。

なお、本実施の形態１では、無線通信装置３を光ビーコンに遠赤外センサ３３を組み込んだ装置として説明しているが、車両１に搭載されている車載通信装置２との通信方法は、光信号に限定されるものではなく、例えば準マイクロ波帯の電波（２．４９７ＧＨｚ帯）を利用して通信しても良いし、ＥＴＣ等で用いられているＤＳＲＣ（Ｄｅｄｉｃａｔｅｄ Ｓｈｏｒｔ Ｒａｎｇｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ）を利用しても良い。この場合、無線通信装置３は、光ビーコンの代わりに電波ビーコンを用い、電波ビーコンに遠赤外センサ３３を組み込んだ装置となる。

図７は、無線通信装置として電波ビーコンを採用した場合の無線通信装置３の構成を示すブロック図である。図７においても実線はデータ通信線を、破線は電力供給線を、それぞれ示している。

図７に示すように、無線通信装置３は、準マイクロ波帯の電波（２．４９７ＧＨｚ帯）、又はＥＴＣ等で用いられているＤＳＲＣ帯の電波を発信し、応答信号を受信する電波送受信部７１、遠赤外を検出する遠赤外センサ３３、受光部３２で受信した信号及び遠赤外センサ３３から受信した出力信号に対する演算処理、ダウンリンク信号の送信開始・停止指示、外部とのデータ送受信等を実行する通信制御部（通信制御装置）３４、及び外部との通信を行う通信インタフェース部３５で構成されている。

電波送受信部７１の電波発信間隔等は、信号処理部３４からの指示に基づいて実行される。車両１に搭載されている車載通信装置２は、車両が通信可能領域４へ進入した場合、電波信号を受信し、必要な情報を電波信号として返信する。

以上のように本実施の形態１によれば、無線通信装置３で通信可能な通信可能領域４の前後の車両検出領域４１、４２で車両を検知することが可能であり電力消費が少ない遠赤外センサ３３により車両１が通信可能領域４へ進入したか否かを検知し、侵入を検知した場合にのみ無線通信装置３の発光部３１に発光指示を出しダウンリンク信号の送信を開始する。従って、不要なダウンリンク信号の送出を未然に防止することができ、車両１との通信に要する電力消費量を低く抑制することが可能となる。

なお、実施の形態１において、車両検出領域４１、４２を用いて車両の退出を検出する場合について説明しているが、車両１に搭載している車載通信装置２との間でデータの送受信が完了した後に検出する必要はないことから、例えば送受信するデータの最後を示す信号（例えばＥＯＤ）を検出した場合にダウンリンク信号の発信を停止するようにしても良い。この場合、車両の通信可能領域４への進入のみを検出すれば足りる。

（実施の形態２）
図８は、本発明の実施の形態２に係る車両通信システムの構成を示す模式図である。本実施の形態２に係る車両通信システムの構成は、実施の形態１とほぼ同一であるが、無線通信装置３と通信制御装置５とを別個独立に設置してある点で実施の形態１と相違する。なお、実施の形態１と同様の構成要素については、同一の符号を付することにより、詳細な説明は省略する。

本実施の形態２では、無線通信装置３は、通信制御装置５を内蔵しておらず、例えば無線通信装置３、３、・・・を設置してある支柱部分に配置されている。通信制御装置５と無線通信装置３、３、・・・とは、通信線でデータ通信可能に接続されており、無線通信装置３、３、・・・へ電力を供給する構成であっても良い。以下、無線通信装置３が光ビーコンに遠赤外センサ３３を組み込んだ装置である場合について説明するが、実施の形態１と同様、電波ビーコン、ＤＳＲＣ等を用いる構成であっても良い。

図９は、本発明の実施の形態２に係る車両通信システムの通信制御装置５の構成を示すブロック図である。通信制御装置５は、少なくともＭＰＵ５１、ＲＯＭ５２、ＲＡＭ５３、及び通信インタフェース部５４で構成されており、ＭＰＵ５１は、ＲＯＭ５２に記憶されている処理プログラムに従って、後述する種々の処理を実行する。ＲＡＭ５３は、ＳＲＡＭ、フラッシュメモリ等であり、演算処理の途上で生成したデータを記憶する。通信インタフェース部５４は、遠赤外センサ３３からの出力信号の受信、無線通信装置３への発光開始・停止指示、無線通信装置３からアップリンク信号の受信を行う。

以下、本実施の形態２に係る車両通信システムの無線通信装置３の動作制御処理について説明する。図１０は、本発明の実施の形態２に係る車両通信システムの通信制御装置５のＭＰＵ５１の処理手順を示すフローチャートである。

通信制御装置５のＭＰＵ５１は、遠赤外センサ３３から出力信号を取得する（ステップＳ１００１）。ＭＰＵ５１は、車両検出領域４１に車両が進入したか否かを判断し（ステップＳ１００２）、ＭＰＵ５１が、車両が進入していないと判断した場合（ステップＳ１００２：ＮＯ）、ＭＰＵ５１は処理をステップＳ１００１へ戻し、上述の処理を繰り返す。

ＭＰＵ５１が、車両が進入したと判断した場合（ステップＳ１００２：ＹＥＳ）、ＭＰＵ５１は、無線通信装置３へ発光の開始指示を送信し（ステップＳ１００３）、ダウンリンク信号の送信を開始する。ＭＰＵ５１は、車両１に搭載してある車載通信装置２からのアップリンク信号を受信し（ステップＳ１００４）、外部に設けてある他のコンピュータとの情報の送受信を行う（ステップＳ１００５）。

ＭＰＵ５１は、遠赤外センサ３３から出力信号を取得し（ステップＳ１００６）、車両検出領域４２から車両が退出したか否かを判断する（ステップＳ１００７）。ＭＰＵ５１が、車両が退出していないと判断した場合（ステップＳ１００７：ＮＯ）、ＭＰＵ５１は処理をステップＳ１００４へ戻し、上述の処理を繰り返す。

ＭＰＵ５１が、車両が退出したと判断した場合（ステップＳ１００７：ＹＥＳ）、ＭＰＵ５１は、無線通信装置３へ発光の停止指示を送信し（ステップＳ１００８）、ダウンリンク信号の送信を停止する。

以上のように本実施の形態２によれば、無線通信装置３で通信可能な通信可能領域４の前後の車両検出領域４１、４２で車両を検知することが可能であり電力消費が少ない遠赤外センサ３３により車両１が通信可能領域４へ進入したか否かを検知し、侵入を検知した場合にのみ無線通信装置３の発光部３１に発光指示を出しダウンリンク信号の送信を開始する。従って、不要なダウンリンク信号の送出を未然に防止することができ、車両１との通信に要する電力消費量を低く抑制することが可能となる。

なお、実施の形態２においても、実施の形態１と同様、車両検出領域４１、４２を用いて車両の退出を検出する場合について説明しているが、車両１に搭載している車載通信装置２との間でデータの送受信が完了した後に検出する必要はないことから、例えば送受信するデータの最後を示す信号（例えばＥＯＤ）を検出した場合にダウンリンク信号の発信を停止するようにしても良い。この場合、車両の通信可能領域４への進入のみを検出すれば足りる。

（実施の形態３）
図１１は、本発明の実施の形態３に係る車両通信システムの構成を示す模式図である。本実施の形態３に係る車両通信システムの構成は、実施の形態１とほぼ同一であるが、無線通信装置３内に遠赤外センサ６を内蔵せず、一又は複数の車線の中央近傍となるよう、別個独立に設置してある点で実施の形態１と相違する。なお、実施の形態１と同様の構成要素については、同一の符号を付することにより、詳細な説明は省略する。

本実施の形態１では、無線通信装置３は、投受光器を備えた光ビーコンとして構成されている。図１２は、本発明の実施の形態３に係る車両通信システムの無線通信装置３の構成を示すブロック図である。実施の形態１及び２と同様、図１２での実線はデータ通信線を、破線は電力供給線を、それぞれ示している。

図１２に示すように、実施の形態３に係る無線通信装置３は、発光してダウンリンク信号を送信する発光部３１、受光してアップリンク信号を受信する受光部３２、受光部３２で受信した信号及び外部の遠赤外センサ６から受信した出力信号に対する演算処理、ダウンリンク信号の送信開始・停止指示、外部とのデータ送受信等を実行する通信制御部（通信制御装置）３４、及び外部との通信を行う通信インタフェース部３５で構成されている。

発光部３１からのダウンリンク信号の発光間隔等は、信号処理部３４からの指示に基づいて実行される。車両１に搭載されている車載通信装置２は、車両が通信可能領域４へ進入した場合、ダウンリンク信号を受信し、必要な情報をアップリンク信号として返信する。

本実施の形態３は、車両が光ビーコンと通信可能な通信可能領域４へ進入したか否か、又は通信可能領域４から退出したか否かを検出する遠赤外センサ６を、光ビーコンとは別個に配置する点に特徴を有する。これにより、本実施の形態３によれば、遠赤外センサ６の数を無線通信装置３の数よりも少なく設置することになり、常時稼動している遠赤外センサ６の数を減じることにより、より電力消費を抑制することが可能となる。

（実施の形態４）
図１３は、本発明の実施の形態４に係る車両通信システムの構成を示す模式図である。本実施の形態４に係る車両通信システムは、車両１、１、・・・が走行する車線上に設置してある無線通信装置３、３、・・・に、車両１が車両検出領域７に存在するか否かを検出する遠赤外センサ６、６、・・・を組み込んである。遠赤外センサ６、６、・・・を組み込んだ無線通信装置３、３、・・・は車線ごとに設置してあり、直下の車線を走行する車両を検出することができ、直下の車線の通信可能領域４を走行する車両１とデータ通信することが可能となっている。

本実施の形態４では、実施の形態１と同様、車両１に搭載している車載通信装置２と無線通信装置３、３、・・・とが無線通信する。本実施の形態４でも、無線通信装置３は、投受光器を備えた光ビーコンとして構成されている。

本実施の形態４では、遠赤外センサ６、６、・・・で検出した情報は、遠赤外センサ６、６、・・・を設置してある支柱部分に備えている、外部のコンピュータと通信可能な通信装置８へ集約される。通信装置８と遠赤外センサ６、６、・・・とは、通信線でデータ通信可能に接続されており、遠赤外センサ６、６、・・・へ電力を供給する構成であっても良い。以下、通信装置８が遠赤外センサ６、６、・・・で検出された情報を外部に設けてある他のコンピュータへ送信する場合について説明するが、遠赤外センサ６ごとに通信装置８を備える構成であっても良い。

図１４は、本発明の実施の形態４に係る車両通信システムの無線通信装置３に組み込んである遠赤外センサ６の構成を示すブロック図である。遠赤外センサ６は、波長８〜１２マイクロメートルの遠赤外光の透過性に優れたレンズ６１を有し、レンズ６１から入光した遠赤外光はサーモパイル６２へ誘導される。レンズ６１は、遠赤外光の透過性を有する素材、例えば粉末焼結法により安価に製造することができるＺｎＳレンズを採用する。なお、レンズ６１の素材は、これに限定されるものではない。

サーモパイル６２は、受光した遠赤外の光量及びサーモパイル本体の温度に応じた電圧を出力し、オペアンプ６３で増幅してＣＰＵ６４へ送信する。ＣＰＵ６４は、増幅された出力電圧値に基づいて、車両検出領域７における車両１の有無を判定する。判定結果は、出力信号として通信装置８へ送信される。

図１５は、本発明の実施の形態４に係る車両通信システムの通信装置８の構成を示すブロック図である。通信装置８は、少なくともＬＳＩ８１、ＲＯＭ８２、ＲＡＭ８３、及び通信インタフェース部８４で構成されており、ＬＳＩ８１は、ＲＯＭ８２に記憶されている処理プログラムに従って、後述する種々の処理を実行する。ＲＡＭ８３は、ＳＲＡＭ、フラッシュメモリ等であり、演算処理の途上で生成したデータを記憶する。通信インタフェース部８４は、遠赤外センサ６、６、・・・からの出力信号の受信、受信した出力信号の外部のコンピュータへの転送等を行う。

以下、本実施の形態４に係る車両通信システムにおける車両検出動作について説明する。図１６は、本発明の実施の形態４に係る車両通信システムの遠赤外センサ６のＣＰＵ６４の車両検出処理の手順を示すフローチャートである。

遠赤外センサ６のＣＰＵ６４は、背景電圧値を、車両が存在しない状態でのオペアンプ６３で増幅された出力電圧値に基づいて算出する（ステップＳ１６０１）。背景電圧値は、例えば車両検出領域７に車両が存在しない場合の出力電圧の平均値である。車両が存在している場合には、例えば一定時間内の出力電圧値の最頻値である。

ＣＰＵ６４は、オペアンプ６３で増幅された出力電圧値を取得して（ステップＳ１６０２）、出力電圧値と背景電圧値との差分（以下、背景差分電圧という)を算出する（ステップＳ１６０３）。ＣＰＵ６４は、算出した背景差分電圧が所定の閾値より大きいか否かを判断する（ステップＳ１６０４）。

ＣＰＵ６４が、背景差分電圧が所定の閾値以下であると判断した場合（ステップＳ１６０４：ＮＯ）、ＣＰＵ６４は、車両が車両検出領域７に存在していない旨を示す信号を通信装置８へ送信する（ステップＳ１６０５）。ＣＰＵ６４が、背景差分電圧が所定の閾値より大きいと判断した場合（ステップＳ１６０４：ＹＥＳ）、ＣＰＵ６４は、車両が車両検出領域７に存在する旨を示す信号を通信装置８へ送信する（ステップＳ１６０６）。

ＣＰＵ６４は、車両検出処理を終了するか否かを判断し（ステップＳ１６０７）、ＣＰＵ６４が処理を終了しないと判断した場合（ステップＳ１６０７：ＮＯ）、処理をステップＳ１６０１へ戻して、上述の処理を繰り返す。ＣＰＵ６４が処理を終了すると判断した場合（ステップＳ１６０７：ＹＥＳ）、処理を終了する。

以上のように本実施の形態４によれば、電力消費が少ない遠赤外センサ６、６、・・・の下方を通過する車両が車両検出領域７に存在するか否かを検出することが可能であり、従来の光ビーコンのように光信号を常時発信することなく、電力消費を抑制しつつ車両を検出することが可能となる。

なお、遠赤外センサ６、６、・・・は従来の光ビーコン等に比べて検出可能範囲が広範であることから、複数の車線を通過する車両を１つの遠赤外センサ６で検出するようにしても良い。図１７は、複数の車線を通過する車両を１つの遠赤外センサで検出する場合の車両通信システムの構成を示す模式図である。

図１７に示すように、車線ごとの通信用光ビーコンと、すべての車線をカバーすることが可能な遠赤外センサを一体化した無線通信装置１０を中央線近傍の上方に設置してある。通信用光ビーコンは、対応する車線の上方に、発光ＬＥＤと受光するフォトダイオードとを、車線ごとに設ける形態であっても良いし、１つの筐体の中に、対応する車線ごとの発光ＬＥＤと受光するフォトダイオードとを設ける形態であっても良い。１つの筐体に収納することにより、遠赤外センサ及び光ビーコンの設置数量を減ずることができる。なお、遠赤外センサは１つであるが、内部のサーモパイルは車線ごとに備える。どの車線に車両が存在するのかを区別するためである。

このようにすることで、遠赤外センサ６の設置数量を減ずることができ、さらなるコスト低減及び電力消費量の低減を図ることが可能となる。また、複数車線を一体型の無線通信装置１０で複数の車線をカバーすることにより、例えばアーム型支柱に無線通信装置１０を取り付ける場合、大型のアーム型支柱を設置する必要が無く、アーム長さを短くすることができるので、設置コストの低減を図ることも可能となる。

本発明の実施の形態１に係る車両通信システムの構成を示す模式図である。 本発明の実施の形態１に係る車両通信システムの無線通信装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態１に係る車両通信システムの遠赤外センサの構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態１に係る車両通信システムの通信制御部（通信制御装置）の構成を示すブロック図である。 通信可能領域と車両検出領域との関係を示す模式図である。 本発明の実施の形態１に係る車両通信システムの通信制御部のＬＳＩの処理手順を示すフローチャートである。 無線通信装置として電波ビーコンを採用した場合の無線通信装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態２に係る車両通信システムの構成を示す模式図である。 本発明の実施の形態２に係る車両通信システムの通信制御装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態２に係る車両通信システムの通信制御装置のＭＰＵの処理手順を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態３に係る車両通信システムの構成を示す模式図である。 本発明の実施の形態３に係る車両通信システムの無線通信装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態４に係る車両通信システムの構成を示す模式図である。 本発明の実施の形態４に係る車両通信システムの遠赤外センサの構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態４に係る車両通信システムの通信装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態４に係る車両通信システムの遠赤外センサのＣＰＵの車両検出処理の手順を示すフローチャートである。 複数の車線を通過する車両を１つの遠赤外センサで検出する場合の車両通信システムの構成を示す模式図である。

符号の説明

１ 車両
２ 車載通信装置
３、１０ 無線通信装置
４ 通信可能領域
５ 通信制御装置
６、３３ 遠赤外センサ
７ 車両検出領域
８ 通信装置
３１ 発光部
３２ 受光部
３４ 通信制御部
３６ 電力供給部

Claims (9)

1. 道路を走行する車両と情報を送受信する無線通信装置を備えた車両通信システムにおいて、
   所定の領域へ進入する車両が発する遠赤外線を検知する遠赤外センサと、
   該遠赤外センサで検知された遠赤外線に基づいて前記無線通信装置の起動・停止を制御する通信制御装置と
   を備え、
   該通信制御装置は、
   所定の領域へ車両が進入したか否かを判断する手段と、
   該手段で車両が所定の領域へ進入したと判断した場合、前記無線通信装置を起動する手段と
   を備えることを特徴とする車両通信システム。
2. 前記通信制御装置は、
   前記所定の領域から車両が退出したか否かを判断する手段と、
   該手段で車両が所定の領域から退出したと判断した場合、前記無線通信装置を停止する手段と
   を備えることを特徴とする請求項１記載の車両通信システム。
3. 前記無線通信装置は、車線ごとに路面上の所定の高さに設置してあり、前記遠赤外センサは、一又は複数車線の中央近傍の路面上の所定の高さに設置してあることを特徴とする請求項１又は２記載の車両通信システム。
4. 道路を走行する車両と情報を送受信する無線通信装置において、
   前記所定の領域へ進入する車両が発する遠赤外線を検知する遠赤外センサ及び該遠赤外センサで検知された遠赤外線に基づいて前記無線通信装置の起動・停止を制御する通信制御装置を内蔵しており、
   該通信制御装置は、
   所定の領域へ車両が進入したか否かを判断する手段と、
   該手段で車両が所定の領域へ進入したと判断した場合、前記無線通信装置を起動する手段と
   を備えることを特徴とする無線通信装置。
5. 前記通信制御装置は、
   前記所定の領域から車両が退出したか否かを判断する手段と、
   該手段で車両が所定の領域から退出したと判断した場合、前記無線通信装置を停止する手段と
   を備えることを特徴とする請求項４記載の無線通信装置。
6. 前記無線通信装置は、
   光信号により情報を送受信する光ビーコンを備えることを特徴とする請求項４又は５記載の無線通信装置。
7. 前記無線通信装置は、
   太陽電池を駆動源として備えることを特徴とする請求項４乃至６のいずれか一項に記載の無線通信装置。
8. 道路を走行する車両と情報を送受信する無線通信装置を用いる車両通信方法において、
   所定の領域へ進入する車両が発する遠赤外線を検知し、
   検知された遠赤外線に基づいて所定の領域へ車両が進入したか否かを判断し、
   車両が所定の領域へ進入したと判断した場合、前記無線通信装置を起動することを特徴とする車両通信方法。
9. 複数の車線からなる道路を走行する車両と情報を送受信する無線通信装置であって、
   前記車両と情報を送受信する無線通信部と、
   前記道路の所定の領域内に存在している車両が発する遠赤外線を検知する遠赤外センサと
   を備えることを特徴とする無線通信装置。

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