JP2007523534A - 自動車間の無線通信を改善するための方法及び装置 - Google Patents

Abstract

メッセージの交換を互いから遠く離れた自動車間でさえ可能とする固定ユニット（１００）へメッセージを送信する自動車間の無線通信を改善するための方法を提供するために、固定ユニット（１００）において、受信されたメッセージは処理されて、新しいメッセージが発生する。対応する固定ユニット（１００）も提供される。

Description

本発明は、固定ユニットへメッセージを送信する自動車間の無線通信を改善するための方法と、対応する固定ユニットとに関する。

自動車間の無線通信は、例えば交通事故の数を減らすために、安全に関する情報及びメッセージの交換が交通の流れを制御することを可能にする。これのために、とりわけ移動ノードの特別の（ａｄ−ｈｏｃ）ネットワークが使用される。移動ノードは、固定された制御装置を用いることなくノード間で情報を送信する目的でそれら自体を体系づける。これのために、自動車は、適切な送信器／受信器と、所望のメッセージを評価し、作成し、場合により保存するための、当業者に知られる他の装置とを備える。このようなネットワークを用いると、例えば緊急車両は、交差点に近づくと、対応する情報を交換することによりその存在を他の車両に気づかせ、交差点は、緊急車両が速やかに通り抜けられるように空けられたままとされることが可能である。同様に、自動車は、車線変更又は合流（ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ ｉｎｔｏ ａ ｌａｎｅ）の場合に衝突を回避するために及び交通量が多い場合に交通渋滞の形成を防ぐために、自動車の夫々の速度に関する情報を交換しても良い。

この場合に、交通量が少なく、即ち、車間距離が大きく、メッセージを交換するための無線信号の送信範囲が最大である場合には、多数の自動車の適切なネットワークの確立は実際には可能でないことが欠点であることが立証されている。

この問題を解決するために、文書ＵＳ２００２／０１９８６３２Ａ１は、道路施設に一体化された受信局が、遠く離れている自動車間でメッセージを交換するために使用されることを提案する。このとき、ネットワークの更なるノードが施設に設けられても良い。ここでは、受信局の動作の特別な機能及びモードに関しては何も開示されていない。

自動車間の通信のための最も広く知られた通信システムは、アメリカ合衆国及びヨーロッパで開発され、動作に関して２つの異なった規格を有する１９９６年に開発されたＤＳＲＣ（狭域通信）システムである。アメリカ合衆国では、ＩＥＥＥ８０２．１１ａプロトコルが使用される。ＩＥＥＥ８０２．１１ａは、５ＧＨｚ帯域で動作し、通信媒体へのアクセスにおいて又はデータ送信の技術的構造に関して特別な必要条件を設ける。ヨーロッパでは、他方で、５．８ＧＨｚ帯域が使用されるが、アクセスプロトコル及び試験動作の開発は未だ完了していない。

更に、フランスでは、警告メッセージを交換するための更なるシステム（Ｃｏｆｉｒｏｕｔｅ）が知られ、これのために、双方向通信は、自動車と固定ユニットとの間で起こる。固定ユニットは、約２キロメートル間隔で道路沿いに配置されている。従って、操作者は、固定ユニットにより受信された警告メッセージを全ての他の道路利用者へ転送することができる。

スウェーデンのリンシェピング大学のＣｈｉｓａｌｉｔａ，Ｉｏａｎ及びＳｈａｈｍｅｈｒｉ，Ｎａｈｉｄにより公表された「車両通信による交通安全アプリケーションのための積極的支援（Ａｃｔｉｖｅ Ｓｕｐｐｏｒｔ ｆｏｒ Ｔｒａｆｆｉｃ Ｓａｆｅｔｙ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｔｈｒｏｕｇｈ Ｖｅｈｉｃｕｌａｒ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）」は、２台の自動車間の距離が開き過ぎた場合に、２台の自動車間でメッセージを交換するための固定ユニットを開示する。メッセージの更なる処理は固定ユニットでは行われない。

Ｌｅｉｇｈｔｏｎ，Ｊａｍｅｓ及びＪｏｎｅｓ，Ｓｉｍｏｎにより公表された「ＧＰＳ／ＧＳＭ及びＤＳＲＣを利用する交通情報のための仮想ビーコンネットワークの実現（Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｏｆ ａ Ｖｉｒｔｕａｌ Ｂｅａｃｏｎ Ｎｅｔｗｏｒｋ ｆｏｒ Ｔｒａｆｆｉｃ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｕｔｉｌｉｓｉｎｇ ＧＰＳ／ＧＳＭ ａｎｄ ＤＳＲＣ）」は、データ処理が中央制御ユニットで行われるところのシステムを開示する。このシステムにおいて、固定ユニットにより受信されたメッセージは、多数の固定ユニットにより中央制御装置へと送信される。これは、固定ユニットと中央制御ユニットとの間の付加的な線又は接続を必要とする。

ＵＳ５，９８７，３７４は、交通渋滞を予測するために自動車の速度及び自動車が固定ユニットを通り過ぎる時間のみが保存されるところの道路の端にある固定ユニットを開示する。対応するデータは、中央制御装置へ送信され、更にそこで処理される。

シュトュットガルト大学のＴｉａｎ，Ｊｉｎｇ及びＲｏｔｈｅｒｍｅｌ，Ｋｕｒｔにより公表された「高移動性の特別ネットワークにおける大きなピアツーピアシステムの構築、新しい試み？（Ｂｕｉｌｄｉｎｇ Ｌａｒｇｅ Ｐｅｅｒ-ｔｏ-Ｐｅｅｒ Ｓｙｓｔｅｍｓ ｉｎ Ｈｉｇｈｌｙ Ｍｏｂｉｌｅ ａｄ-ｈｏｃ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ：Ｎｅｗ Ｃｈａｌｌｅｎｇｅｓ？）」は、例えば多数の車線を有する道路上で、多数の自動車の走行方向で、メッセージは、交差点に最も近い自動車が最も多くの情報を得るように、例えば交差点に向かって自動車から自動車へとその都度順に送られるところのシステムを開示する。これは、特に、処理されるべきデータの量に関して、これらの自動車において問題を引き起こす。
米国特許ＵＳ２００２／０１９８６３２Ａ１ 米国特許ＵＳ５，９８７，３７４ 「車両通信による交通安全アプリケーションのための積極的支援（Ａｃｔｉｖｅ Ｓｕｐｐｏｒｔ ｆｏｒ Ｔｒａｆｆｉｃ Ｓａｆｅｔｙ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｔｈｒｏｕｇｈ Ｖｅｈｉｃｕｌａｒ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）」、Ｃｈｉｓａｌｉｔａ・Ｉｏａｎ及びＳｈａｈｍｅｈｒｉ・Ｎａｈｉｄ発表、リンシェピング大学、スウェーデン 「ＧＰＳ／ＧＳＭ及びＤＳＲＣを利用する交通情報のための仮想ビーコンネットワークの実現（Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｏｆ ａ Ｖｉｒｔｕａｌ Ｂｅａｃｏｎ Ｎｅｔｗｏｒｋ ｆｏｒ Ｔｒａｆｆｉｃ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｕｔｉｌｉｓｉｎｇ ＧＰＳ／ＧＳＭ ａｎｄ ＤＳＲＣ）」、Ｌｅｉｇｈｔｏｎ・Ｊａｍｅｓ及びＪｏｎｅｓ・Ｓｉｍｏｎ発表 「高移動性の特別ネットワークにおける大きなピアツーピアシステムの構築、新しい試み？（Ｂｕｉｌｄｉｎｇ Ｌａｒｇｅ Ｐｅｅｒ-ｔｏ-Ｐｅｅｒ Ｓｙｓｔｅｍｓ ｉｎ Ｈｉｇｈｌｙ Ｍｏｂｉｌｅ ａｄ-ｈｏｃ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ：Ｎｅｗ Ｃｈａｌｌｅｎｇｅｓ？）」、Ｔｉａｎ，Ｊｉｎｇ及びＲｏｔｈｅｒｍｅｌ，Ｋｕｒｔ発表、シュトュットガルト大学

自動車間の通信のための既知の方法及びシステムでは、特にノード又は自動車の間の距離が大きい場合に自己組織化が可能でないように、固定ユニットを用いない純然たる特別のネットワークの場合に大量の情報が常にノード又は自動車の間で交換されなければならないことは、欠点と考えられるべきである。これのために、特に、部分的に分裂した無線リンクの場合に、自己組織化が更に困難となる。この目的のために、例えば道路の端で固定ユニットを使用することが知られるが、情報の評価は、常に、複雑な方法で接続されるべき中央制御ユニットで行われるので、自動車間の通信を改善するために情報を処理することは、道路の端で固定ユニットを使用することにより可能とならない。既知のシステムは、特に、安全に関する情報を交換する際に、しばしば、不十分な信頼性しか提供しない。

本発明は、自動車間の通信を改善する方法を提供することを目的とする。これにより、交換されるべき情報の品質、及びシステムの信頼性が改善される。更に、対応する固定ユニットが、自動車間の通信を容易にするために提供されるべきである。これらの目的は、請求項１及び請求項６で明示される特徴により達成される。

本発明の核となる概念は、道路施設に一体化可能である固定ユニットが、特に交通量が少ない場合に、自動車間で生ずる通信問題を回避するために設けられる点にある。固定ユニットにおいて、自動車から受信されたメッセージは、処理されて、他の自動車へ転送される。付加的な中央制御装置への事前の送信は行われない。この目的のために、入来するメッセージが固定ユニットに保存され、新しいメッセージが固定ユニットにおいて発生する。なお、新しいメッセージは、先に入来し、保存されたメッセージからの情報から構成される。この目的のために、固定ユニットは、交通状況、時刻、天気及び道路状況の関数として、且つ、場合により、セーフティ車両又は緊急車両からの信号を考慮しながら、他の自動車への分配のために対応するメッセージを自動的に発生させるために、制御装置を設けられる。制御装置は、固定ユニットにおいてハードウェア及び／又はソフトウェアにより実施される。

このようなメッセージは、思いがけず現れた危険若しくは道路上での事故に関連するメッセージ、道路若しくは交通量の状態、危険性物質の輸送に関する警告、又は自動車の識別信号を意味すると理解されるべきである。自動車が道路沿いを移動する間に、交通量、道路状況、天気の状態に関する情報、及び、場合により、給油所又は他のサービスの利用可能性のような他の情報が、自動車内の適切なセンサにより検出され、無線を介して固定ユニットへ送信される。これのために使用される無線プロトコルは、如何なる望ましい方法においても当業者により構成されうる。一例として、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ規格が使用されても良い。

固定ユニットは、例えば、道路上の道路標識又は信号機の構台に動かないように取り付けられることが明白である。しかし、固定ユニットは、使用中に、警察車両の近くで他の道路利用者に関して対応する情報を検出し、対応するメッセージをそれらの道路利用者へ送信するために、例えば警察車両に組み込まれることも可能である。自動車との通信のために対応する送信器／受信器が、特に、固定ユニットの独立した動作のために望ましくは固定ユニットにおいて電池供給がなされながら、固定ユニットに存在することは、当業者には明白である。

固定ユニットにより受信されたメッセージから新しいメッセージを発生させるために、対応する装置が固定ユニットに設けられる。これらは、とりわけ、時間整合用のクロックや、メッセージを保存し、処理し、発生させるための装置であり、望ましくは、固定ユニットは、所望の方法でプログラム可能であるように設計される。これは、いずれの場合にも、所望のメッセージが、操作者によって決定されたパラメータの関数として、入来するメッセージから発生することを意味する。一例として、対応するメッセージは、緊急車両より固定ユニットへ送信され、次に、固定ユニットは、緊急車両が支障なく通り抜けられるようにするために、固定ユニットの受信範囲内の全ての自動車へ警告信号を送信する。更に、例えば、光又は天気の状態用の専用センサも固定ユニットに存在しても良い。対応する処理又はメッセージ発生ユニットは、如何なる所望の方法でも当業者により実施されうる。一例として、メッセージ発生ユニットにおいて、メッセージは、自動車の位置及び速度から発生することが可能である。この場合に、メッセージは、固定ユニットの検出範囲へと新たに移動する自動車の最適な移動速度に関する情報を含む。

本発明の利点は、自動車が移動している領域での交通及び天気の状態が、自動車のセンサにより確かめられて、固定ユニットへ送信されることである。他の自動車がこの領域を通ると直ぐに、前出の固定ユニットに保存されたメッセージが、安全な行路を確実にするようにこの自動車へ送信される。同様に、危険又は事故が自動車により固定ユニットへ報告されても良い。更に、緊急車両又は危険性物質を輸送する車両は、対応するメッセージを固定ユニットへ送信することによって、その存在を他の道路利用者に気づかせることができる。自動車により固定ユニットへ送信された識別特性、例えば、夫々の登録番号が、交通を監視する警察により使用されることも可能である。具体的には、如何なる情報も、他の自動車が固定ユニットと通信するまで固定ユニットにバッファ保存されることが可能である。これは、多数の道路利用者又はノードの間の直接的なネットワーク接続が可能でないような交通量が少ない場合に起こる。固定ユニットは、また、一方で、自動車への分裂されていない無線リンクが常に提供され、他方で、送信されるべきデータの量が、固定ユニットにおいてメッセージの処理により制限されるので、増大した信頼性を確実にする。

本発明の有利な構成は、従属請求項で特徴づけられる。

請求項２及び請求項７で示される構成は、固定ユニットで処理されるべきデータの量が制限されることを実現する。当業者により適切に構成されるフィルタ装置では、固定ユニットに入来するメッセージは、重複する又は不正確なメッセージを検索される。一例として、危険は、多数の自動車により固定ユニットへ報告されても良い。なお、いずれの場合においても、危険の位置が情報として含まれる。これらの位置がある許容範囲内にある場合に、フィルタユニットは、これらが全ての同じ危険であると決定し、対応する情報を一度だけ保存しうる。同様に、不正確で不完全な情報は析出され、あるいは、同じ自動車からの先の入来メッセージは削除されうる。

望ましくは、請求項３及び請求項８に従って、入来するメッセージは、メッセージの使用を後にすること又はより長い期間に亘って交通状況を監視することができることに適する順に固定ユニットに保存される。保存されるべきデータの量を制限するために、メッセージが、対応する時間が経過した後にもう使われていないメッセージを削除するために、いずれの場合においても時間信号を供給されることが提案される。同様に、メッセージは、例えば、天気情報又は危険に関するメッセージといった様々な情報セクタに分類されて、対応するメモリに保存されても良い。更に、メッセージは、いずれの場合にも優先度を与えられることが可能である。例えば、警告メッセージは、一般の天気情報項目よりも高い優先度を割り当てられる。従って、より優性度の高いメッセージは、最初に処理するために入力されうる。更に、受信されるメッセージを発する自動車の位置及び／又はメッセージの信頼性、即ち、それが完全に又は断片的に受信されたか否かが、保存されうる。

例えば自動車の運転手が所望の情報を取り出すために、請求項４及び請求項９に従って、自動車又はユーザによる要求で、特定のメッセージが固定ユニットで発生することが提案される。この目的のために、例えば固定ユニットの周辺での現在の交通量に関する対応するクエリー（ｑｕｅｒｙ）は、固定ユニットへ送信されうる。その後直ぐに、対応する情報が、保存されたメッセージからメッセージ発生装置により決定されて、要求する自動車へ送信される。

エネルギーを節約するよう固定ユニットを動作するために、請求項５及び請求項１０に従って、固定ユニットは、自動車が近づく場合にのみ作動することが提案される。これは、固定ユニットに一体化された近接センサによって達成されても良い。近接センサは、例えば電磁波を用いて自動車の接近を記録し、固定ユニットの対応する送信器／受信器を作動させる。同様に、識別信号が、移動中の自動車によって放射され、固定ユニットの受動型受信器によって受信されることが可能である。自動車が所定の距離まで近づくと直ぐに、通信は、自動車と固定ユニットとの間で確立される。

当該方法及び固定ユニットが、道路交通の例を用いて説明されたことは、当業者には明白である。しかし、当該方法及び装置は、全ての他の形式の良好なフローを制御し、監視することにも適している。

本発明について、図面に示される実施例を参照して更に説明する。しかし、本発明はこれに限定されない。

図１は、固定ユニット１００をその必須部分により示す。矢印は、固定ユニット１００の様々な構成要素間の情報フローの方向を示す。固定ユニット１００への自動車の接近は、近接センサ１０を用いて検出される。近接センサ１０は、受信器１１と、送信器１２と、自動車から受信されるメッセージを処理し、フィルタをかけるための装置１３とを作動させる。必要に応じて、自動車からの対応する要求は、特定の情報項目を要求すること又はメッセージが呼び出されることによって、受信器１１によって直接的に受信されても良い。

自動車からの入来する問い合わせ及びメッセージは、装置１３へ送信される。または、装置１３から、それらは、送信器１２を介して所望のメッセージを発生させて送信するために、メッセージ発生ユニット１８へ直接的に転送される。入来するメッセージが１つしかない場合に、これは、情報データベース１６の制御装置１４へ転送される。装置１３は、重複する又は不正確なメッセージをフィルタ処理し、適切な情報のみを情報データベース１６へ送信するか、あるいは、メッセージをメッセージデータベース１７へ送信する。同様に、自動車によって送信された全てのメッセージは、この自動車からのより古いメッセージをいずれの場合にも削除するために、装置１３によって検出されても良い。これは、自動車が比較的長い時間に固定ユニット１００の検出領域にいる場合に起こる。この目的のために、メッセージは、車両固有の方法で符号化されても良い。

情報データベース１６に保存されたデータは、とりわけ、情報の時事性、情報の種類、それらの優先度及び信頼性に関するパラメータを与えられる。この情報は、情報データベース１６においてデータの現在のストックを常に有するために、定期的に制御ユニット１４によって確認され、例えばある時間が経過した後に削除又は変更をなされる。同様に、情報は、例えば、道路上の危険に関する２つの同一の情報項目が保存される場合に、制御ユニット１４によって結合されうる。制御ユニット１４は、入来するメッセージを解釈し、それらを処理し、新しいメッセージを発生させるためにそれらを情報データベース１６に保存する。

同じ方法で、処理及びフィルタ装置１３によりフィルタをかけられたメッセージは、制御ユニット１５によって制御されるメッセージデータベース１７に保存される。ここで保存されるメッセージは、例えば、とりわけ、車両位置、車両識別、時間信号、メッセージの種類に従う分類、その優先度及び信頼性のようなパラメータを与えられる。この場合に、メッセージデータベース１７に保存されたメッセージは、それらの時事性に関して制御ユニット１５によって定期的に確認され、必要に応じて、削除又は変更をなされる。データベース１７に保存されたメッセージは、また、結合されても良く、あるいは、新しいメッセージが、上述したように、保存されたメッセージから発生することができる。メッセージデータベース１７又は制御ユニット１５の主な使用は、リレー機能にある。これは、メッセージデータベース１７に保存されたメッセージが、自動車間の距離が直接通信には広すぎる場合に、１台の自動車から他の自動車へ転送されることを意味する。この目的のために、特定のメッセージが、例えば他の自動車からの要求によって、要求されても良い。

固定ユニット１００へ送信される全ての情報は、情報データベース１６に保存され、制御ユニット１４によって周期的に確認され、最新とされる。固定ユニット１００によって受信される全てのメッセージは、メッセージデータベース１７に保存される。これらのメッセージは、制御ユニット１５によって周期的に確認されて、最新とされる。

自動車が固定ユニット１００の受信領域に近づくと直ぐに、このことは、近接センサ１０によって確かめられて、安全な行程のために現在要求されるメッセージがメッセージ発生ユニット１８により発生し、送信器１２を介して自動車へ送信される。これのために、メッセージ発生ユニット１８は、情報データベース１６又はメッセージデータベース１７からのデータを使用する。また、対応するメッセージ又は情報項目が、要求の結果として自動車へ送信されることも可能である。

一例として、位置及び速度に関してメッセージデータベース１７に保存された全てのメッセージから、メッセージ発生ユニット１８は、メッセージが受信されてからその都度経過した時間を考慮しながら、固定ユニット１００の周辺での現在の交通量に関する予測をし、それを自動車へ送信することができる。この場合に、渋滞を回避するための最適な移動速度も提供される。

サービス車両が固定ユニット１００に近づいて、固定ユニット１００からの対応するメッセージ、例えば、固定ユニットの状態、即ち、まだ十分なバッテリー容量がある否か、並びに、交通状況及び固定ユニット１００の動作に関する情報を要求することも可能である。

固定ユニットの概要図を示す。

Claims (10)

1. 固定ユニットへメッセージを送信する自動車間の無線通信を改善する方法であって、
   前記固定ユニットにおいて、受信されたメッセージは処理されて、新しいメッセージが発生することを特徴とする方法。
2. 前記固定ユニットに入来するメッセージは、フィルタ処理されることを特徴とする請求項１記載の方法。
3. 前記入来するメッセージは、前記固定ユニットに保存され、特に、時事性及び／又は情報の種類及び／又は優先度及び／又は信頼性及び／又は前記自動車の位置を確認されることを特徴とする請求項１又は２記載の方法。
4. 自動車による要求で、特定のメッセージが前記固定ユニットにおいて発生することを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか一項記載の方法。
5. 前記固定ユニットは、自動車が近づくと作動することを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか一項記載の方法。
6. 前記自動車からメッセージを送信され、自動車間の無線通信を改善する固定ユニットであって、
   受信したメッセージを処理する装置、及びメッセージ発生ユニットは、当該固定ユニットに設けられることを特徴とする固定ユニット。
7. 入来するメッセージ用のフィルタ装置が存在することを特徴とする請求項６記載の固定ユニット。
8. 当該固定ユニットには、入来するメッセージを保存するメッセージデータベースが存在し、制御ユニットは、時事性及び／又は情報の種類及び／又は優先度及び／又は信頼性及び／又は前記自動車の位置に関して前記保存されたメッセージを確認することを特徴とする請求項５又は６記載の固定ユニット。
9. 自動車による要求で、特定のメッセージが前記メッセージ発生ユニットにより当該固定ユニットにおいて発生しうることを特徴とする請求項６乃至８のうちいずれか一項記載の固定ユニット。
10. 当該固定ユニットには近接センサが存在することを特徴とする請求項６乃至９のうちいずれか一項記載の固定ユニット。

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