JP2007536860A - 通信システム、車両同士および車両間の通信方法、およびこのような通信システムを備える車両 - Google Patents

Abstract

車両（１０，１２，１４，１６，１８）の少なくとも１個のグループがクラスタ化された少なくとも１個のクラスタ（２０，２２）内での車両（１０，１２，１４，１６，１８）の通信のための少なくとも１個のコード（８０，８２，８４，８６）を含み、少なくとも１個のメッセージ（３０，３２，３４，３６，３８）を送信するため設計された、少なくとも１個のチャンネル（９０，９２）を用いて、同じ領域内で異なる方向へ移動する車両同士および車両間（１０，１２，１４，１６，１８）の、干渉が取り除かれた、通信のための通信システム（１００）およびこの通信システム（１００）を備える車両と、車両同士および車両間（１０，１２，１４，１６，１８）の通信方法とを提供するため、車両（１０，１２，１４，１６，１８）は、メッセージ（３０，３２，３４，３６，３８）の送信方向が車両（３０，３２，３４，３６，３８）の移動方向（Ｍ）に関連したいずれかの方向のうちの少なくとも１つの方向、たとえば、前方、後方、および／または、側方に割り付け可能にさせるため、車両（１０，１２，１４，１６，１８）の移動方向（Ｍ）に関連した様々な方向、たとえば、前方、後方、および／または、側方に合わされた少なくとも１個、好ましくは、２個以上の指向性アンテナ（４０，４２，４４，４６）を備え、チャンネル（９０，９２）は、少なくとも１つの方向領域、たとえば、北、東、南、または、西に割り当てられることが提案される。

Description

本発明は、少なくとも１個のメッセージを送信するため設計された少なくとも１個のチャンネルを用い、チャンネルが車両の少なくとも１個のグループがクラスタ化されている少なくとも１個のクラスタ内での車両の通信のための少なくとも１個のコードを含む、車両同士および車両間の通信システムと通信方法とに関係する。本発明は、車両同士および車両間で通信するこの通信システムを備える車両にさらに関係する。

車両間通信の使用は、未来のスマートカーおよび道路の本質的な部分である。たとえば、従来技術文献国際公開第０１／０１５８７Ａ２号は、各車両が情報を送信し情報を受信する能力を備えた車両相互間の動的ワイヤレスネットワーク化を開示する。

一般に、車両対車両のメッセージは、中央コントローラを使用することなく共有通信媒体へのアクセスを規制するＩＥＥＥ８０２．１１のようなＭ［媒体］ＡＣ［アクセス］プロトコルを使用して、アドホックネットワークで交換される（Ｙｓｙｕｈｉｋｏ Ｉｎｏｕｅ， Ｍａｓａｏ Ｎａｇａｋａｗａ， 「ＭＡＣ ｐｒｏｔｏｃｏｌ ｆｏｒ ｉｎｔｅｒ−ｖｅｈｉｃｌｅ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｎｅｔｗｏｒｋ ｕｓｉｎｇ ｓｐｒｅａｄ ｓｐｅｃｔｒｕｍ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ」， Ｖｅｈｉｃｌｅ ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ ＆ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ （ＩＥＥＥ）， １９９４を参照せよ）。

さらに、車両間通信では、車両のグループは、たとえば、クラスタ内のマルチキャストＩＤを選ぶことによりクラスタ化される。これに関連して、従来技術文献米国特許第６３９７１４９Ｂ１号は、行列となって走行するそれぞれの車両グループが区別される行列的走行制御機器を開示する。

車相互間の相対速度が低速である限り、車の相対位置変化は少なく、クラスタ化はそれほど困難なタスクではない。クラスタを確立し維持するため、車同士はあまり長い距離を持つべきでなく、かなり長期間に亘ってこの最大距離の範囲内に入ることも必要であり、そうでなければ、最新のクラスタ構造をもつクラスタを最新に保つために非常に大きな通信オーバーヘッドが必要とされる。

主要な問題のうちの一つは、２個のクラスタが遭遇するならば、それらは互いに干渉することである。この理由のため、クラスタは異なるチャンネルを使用して分離されなければならない。この目的に関して、従来技術文献米国特許第６３９７１４９Ｂ１号は、車両グループＩＤに従って周波数帯域を割り当てることを提案する。同じ車線内の車両間の通信を他の車線内の車両間の通信と干渉することなく実現するため、車両グループが互いに近づき、かつ、車両グループの周波数帯域が同一であるとき、一方の周波数が異なる周波数に切り替えられる。

利用可能なチャンネルの個数は通信システムのコストに制約されるので、利用可能なチャンネルの個数はできる限り低く保たれるべきであり、したがって、チャンネルの再利用が必要とされる。これに関連して、反対方向に走行するクラスタが非常に頻繁に相互に遭遇し、それによって、同一チャンネルを使用するクラスタの確率が（利用可能なチャンネルの個数に応じて）非常に高くなるという問題が生じる。

ＩＥＥＥ８０２．１１に準拠する機器が屋外で使用されるときに起こる別の一般的な問題は、いわゆる「隠れノード問題」である。この問題は、ワイヤレスノードが１台以上の他のワイヤレスノードを感知できないため、その結果として、媒体アクセスプロトコルが適切に機能しないときに起こる。この問題が起こるとき、複数のノードは共有媒体を介して同時にそれらのデータを送信することを試み、相互に信号干渉を引き起こし、その結果としてデータ送信時に衝突を引き起こす。

隠れノード問題は、受信機からのＣ［クリア］Ｔ［ツー］Ｓ［センド］信号がこのＣＴＳが与えられた瞬間には有効であるが、短時間後にクラスタに接近する車が認識することなくデータ転送を妨害するときに特別な局面をもたらす。

車両対車両のネットワーク、特に、車対車のネットワークにおける主要な問題の１つは、特に、車両が異なる方向を持つ場合に、ネットワークの構造が個々のノードの速度に起因して急速に変化することである。この問題に関連して、または、この問題とは独立に、別の問題は、急速に変化する車の密度である。

これに関連して、電力制御機構、衝突回避技術および同期は、普通は、新しい状況に適応するためある程度の時間を要することが考慮されるべきである。利用可能な時間が十分でないならば、これらの技術は役に立たず、ネットワーク性能は破綻する。

これらの問題に対する潜在的な解決法は、ピアツーピア接続毎およびクラスタ通信毎に別個のチャンネルを確立することによって見出される。しかし、この解決法は、ノードの受信機のアクティブチャンネルをすべて並列にサポートするためその受信機を非常に高価にする。さらに、周波数の個数は、チャンネルが周波数によって分離される場合、非常に多くなる。

車対車の通信目的のための上記のプロトコルのＭ［媒体］ＡＣ［アクセス］レイヤに関して、多数の研究が既に行われている。媒体アクセスの問題は、ノードの台数およびノードの移動性が非常に広い範囲および非常に大規模に変化するので、最重要になる。

一部の従来の解決法、すなわち、Ｔ［時間］Ｄ［分割］Ｍ［マルチプル］Ａ［アクセス］を考慮する解決法（Ｌｅｃｈｌａｎ Ｂ． Ｍｉｃｈａｅｌ， Ｍａｓａｏ Ｎａｋａｇａｗａ， 「Ｎｏｎ−ｐｌａｔｏｏｎ ｉｎｔｅｒ−ｖｅｈｉｃｌｅ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｕｓｉｎｇ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｈｏｐｓ」， ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ． Ｃｏｍｍｕｎ． Ｖｏｌ．Ｅ８２−Ｂ Ｎｏ．１０， Ｏｃｔｏｂｅｒ １９９９を参照せよ）、または、Ｃ［符号］Ｄ［分割］Ｍ［マルチプル］Ａ［アクセス］を考慮する解決法（Ｙｓｕｈｉｋｏ Ｉｎｏｕｅ， Ｍａｓａｏ Ｎａｇａｋａｗａ， 「ＭＡＣ ｐｒｏｔｏｃｏｌ ｆｏｒ ｉｎｔｅｒ−ｖｅｈｉｃｌｅ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｎｅｔｗｏｒｋ ｕｓｉｎｇ ｓｐｒｅａｄ ｓｐｅｃｔｒｕｍ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ」， Ｖｅｈｉｃｌｅ ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ ＆ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ （ＩＥＥＥ）， １９９４を参照せよ）が提案されている。

これに関連して、ＣＤＭＡは、分散化され非常に変わりやすい環境で実現することが非常に困難になり得る同期を必要としないので、好ましい解決法であると思われる。しかし、チャンネルが、ピアツーピア接続毎に、および、クラスタ通信毎に別個のチャンネルを確立するＣＤＭＡによって分離される場合、符号はチャンネルを区別するため非常に長くなる。

スマートアンテナアレイを使用することにより、Ｓ［空間］Ｄ［分割］Ｍ［マルチプル］Ａ［アクセス］を使用することが可能である。この場合、ユーザは、エアーインターフェイスの上で同一の周波数割り付け、時間割り付け、または、符号割り付けを使用し、空間的に分離されるだけである。これは、ＳＤＭＡが、Ｆ［周波数］Ｄ［分割］Ｍ［マルチプル］Ａ［アクセス］、Ｔ［時間］Ｄ［分割］Ｍ［マルチプル］Ａ［アクセス］、Ｃ［符号］Ｄ［分割］Ｍ［マルチプル］Ａ［アクセス］に補完的なスキームであり、したがって、Ｓ［空間］Ｄ［分割］Ｍ［マルチプル］Ａ［アクセス］は、混雑した領域内の容量を増加させる（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｘｉｌｉｎｘ．ｃｏｍ／ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎｓ／ｘｃｅｌｌｏｎｌｉｎｅ／ｐａｒｔｎｅｒｓ／ｘｃ＿ｐｄｆ／ｘｃ＿ｎａｌｌａｔｅｃｈ４５．ｐｄｆを参照せよ）。これに関連して、従来技術文献国際公開第０２／４１６４３Ａ２号は、同期ＳＤＭＡおよびＣＤＭＡを動作させる方法を開示する。

いずれにせよ、クラスタ編成は簡単なピアツーピア接続に関して重大な利点を持ち込むように思われる。車対車の通信目的のためクラスタ化を考慮するときの主要な課題は、干渉を回避するためにどのようにして異なるクラスタを分離するかということである。車対車の環境においてコードを分離する方法に関して若干の研究が既に行われている。

これに関連して、従来技術文献米国特許第２００２／０１９８６３２Ａ１号は、車両が位置している領域に応じてコードが割り当てられる、車両間で通信する方法および取り決めを開示する。これは、とにかく、現実の非常に多数のコードを必要とするように思われ、反対方向に走行する車のクラスタ間の干渉に関連した問題を解決しない。

Ｌａｃｈｌａｎ Ｂ． Ｍｉｃｈａｅｌ と Ｍａｓａｏ Ｎａｋａｇａｗａ による従来技術文献「Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｉｎ ｉｎｔｅｒ−ｖｅｈｉｃｌｅ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｆｒｏｍ ｏｎｃｏｍｉｎｇ ｖｅｈｉｃｌｅｓ」（Ｖｅｈｉｃｕｌａｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ， Ａｍｓｔｅｒｄａｍ， Ｎｅｔｈｅｒｌａｎｄｓ， Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ １９９９， ｖｏｌｕｍｅ ２， ｐａｇｅｓ ７５３−７５７， ＩＳＢＮ ０−７８０３−５４３５−４）では、周波数帯域を前方送信／後方受信動作、および、後方送信／前方受信動作に分離することに加えて、指向性またはビームアンテナの使用が接近中の車両からの干渉の問題を解決するために提案されている。

この従来のシステムは、順方向および逆方向だけに基づいているので、反対方向をもつ車の間の干渉を低減するためだけに実現可能である。したがって、この論文に提示されたシステムは、車両が交差点を通過するとき、または、車がハイウェイに進入するときに、車が前方または後方以外の方向をもつので適切でなく、たとえば、この従来のシステムは西から東への方向をもつ車と南西から北東への方向をもつ車とを区別することができない。

上記の不都合および欠点から始めて、検討されたような従来技術を考慮すると、本発明の目的は、干渉が取り除かれた、同じ領域内で異なる方向に移動する車両のための通信システムと、この通信システムを備える車両と、通信方法とを提供することである。

本発明の目的は、請求項１の特徴を備える通信システム、請求項５の特徴を備える方法、および、請求項１１の特徴を備える車両によって達成される。本発明の有利な実施形態および適切な改良はそれぞれの従属請求項に記載されている。

本発明は、主として、少なくとも１つのネットワークの事前クラスタ化が定義され得る車両のアドホックワイヤレスネットワークのための方向依存性のあるチャンネル選択の考え方に基づいている。

本発明によれば、異なる方向に移動する車両のクラスタ間の干渉は、チャンネルが少なくとも１つの方向領域、たとえば、北、東、南または西に割り当てられ、メッセージの送信方向が、車両の移動方向に関連したいずれかの方向のうちの少なくとも１方向、たとえば、前方、後方および／または側方に割り付けられることを特徴とする上記の通信システムによって解決される。

さらに本発明によれば、車両は、車両の移動方向に関連した様々な方向、たとえば、前方、後方および／または側方に合わされた少なくとも１個、好ましくは、２個以上の指向性アンテナを備える。セクタアンテナは市販品であるが（たとえば、ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｍｒｃｂｒｏａｄｃａｓｔ．ｃｏｍ／ｄａｔａｓｈｅｅｔ２／ＱｕａｄＳｅｃｔｏｒ＿Ｒｘ．ｐｄｆを参照せよ）、このようなアンテナはまだ車両対車両の通信では使用されていない。車両対車両の通信のため指向性アンテナを使用することは、各メッセージの方向選択を可能にする。

結果として、本発明によるシステムおよび本発明による方法は、本発明が前方または後方以外の方向をもつ車を区別することを可能にするので、たとえば、本発明は、西から東への方向をもつ車と南西から北東への方向を持つ車とを区別することを可能にするので、車両が交差点を通過するとき、または、車がハイウェイに入るときに適切である。

したがって、本発明の好ましい実施形態では、あらゆる車両は指向性アンテナが装備され、好ましくは、各送信メッセージにおいて、フラグは、送信メッセージが車から前方、後方、左または右へ送信されたかどうかを示し、特に、種々のアンテナによって種々の方向に送信されたメッセージは、メッセージのそれぞれの送信方向を示すためにフラグを格納する。

本発明の有利な実施形態では、１個のクラスタ内の車両の通信のためのコードは車両方向に依存して割り当てられ、このことが要求されるコードの個数が少ないという付加的な利点をもたらす。

非常に多数のチャンネルを避けるため、通信システムは１組の共通チャンネルに制限してもよい。これらの共通チャンネルは、通信のタイプ、たとえば、
−少なくとも１個のブロードキャストチャンネルによって送信される認識メッセージと、
−少なくとも１個のブロードキャストチャンネルによって送信される緊急警告メッセージと、
−少なくとも１個のマルチキャストチャンネルによって送信されるクラスタ内のメッセージと、
−少なくとも１個のピアツーピア通信チャンネルによって送信される車の対の間のメッセージと
に応じて編成される。

さらに、車両は、車両の移動方向を判定する少なくとも１台の方向判定ユニットをオプションとして備え、このオプションとしての特徴を設けることにより、好ましくは、ネットワーク内のあらゆる車両がその車両の方向を検出することが可能である。

その上、車両は、通信用のチャンネルを選択する少なくとも１台の選択ユニットをオプションとして備え、チャンネルの選択がオプションとして車両の移動方向に依存する。したがって、本発明の好ましい実施形態は、車両の方向がチャンネルの選択のため考慮され、好ましくは、あらゆる車両が通信用の１個以上のチャンネルを選択可能である、たとえば、車両対車両のアドホックワイヤレスネットワークである。

なおその上に、車両は、メッセージを、特に、車両の識別手段、位置、速度、タイムスタンプ、および／または、方向と一体的に、他の車両へ送信する少なくとも１台の送信機ユニットをオプションとして備え、送信機ユニットは指向性アンテナの一部でもよい。したがって、本発明の好ましい実施形態では、ネットワーク内のあらゆる車両は、それぞれのブロードキャスト（アライブ）メッセージを、ＩＤ、位置、速度、タイムスタンプ、および／または、方向と共に送信することにより、近傍の他の車両にその車両自体を認識させる。

本発明のさらなる好ましい実施形態では、少なくとも１台の車両から第１の車両の通信範囲外にある少なくとも１台の第２の車両へ送信されるべきメッセージは、第１の車両と第２の車両との間にある少なくとも１台の車両（＝いわゆる中間車両）によって搬送および／または転送される。

既に説明したように、本発明は、少なくとも１個のチャンネルを用いて、車両同士および車両間で通信する方法に関係する。メッセージの送信方向は、車両の移動方向に関連した方向のうちの少なくとも１方向、たとえば、前方、後方、および／または、側方に割り付けられ、メッセージは、少なくとも１個、好ましくは、２個以上の指向性アンテナによって送信される。

本発明の好ましい実施形態によれば、利用可能なチャンネルは、通信のタイプ毎の方向領域に割り当てられる。さらに、車両の移動方向は、好ましくは、判定され、車両の方向は、たとえば、北、北西、西、南西などに分類される。

その上、チャンネルは選択され、チャンネルの選択は車両の移動方向にオプション的に依存し、メッセージはチャンネルを用いて他の車両へ送信される。

チャンネル分離は、オプションとしてＣ［符号］Ｄ［分割］Ｍ［マルチプル］Ａ［アクセス］の使用によって実行され、チャンネル内のアクセスは、オプションとしてＣ［搬送波］Ｓ［感知］Ｍ［マルチプル］Ａ［アクセス］−Ｃ［衝突］Ａ［回避］によって制御される。

過度な数のコードを回避するため、使用されるコードの個数は、クラスタの環境、特に、道路のトポロジーにオプション的に依存する。たとえば、車両がレーン、特に、交差のない道路上を移動するならば、たとえば、方位北と方位南のための２個のコードしか使用されない。

車両が交差点をもつ道路上を移動する場合、少なくとも４個のコードがオプションとして使用され、車両が異なる方向をもつ互いに隣接する複数の道路を含むより複雑なトポロジー上を移動する場合、典型的に最大で１６個のコードが使用される。

したがって、本発明の好ましい実施形態によれば、車両、特に、車両の選択ユニットは、その車両の方向に応じて、通信タイプの範囲内の１個のチャンネルだけを、または、２個のチャンネルを選択し、たとえば、８個のコード（すなわち、北、北東、東、南東、南、南西、西、北西）が使用される領域における方向として北から北西をもつ車両は、２個の異なる方向、すなわち、西および北西のためのコードを同時に使用する。

必要であるならば、たとえば、非常に混雑した領域では、コード割り当ては再適応され、Ｎ個のコードが利用可能であり、道路が主として、二次的な通りと多数の交差を伴うことなく一方向に進むならば、好ましくは、２個の方向だけが、典型的に、北方向と南方向が区別され、好ましくは、Ｎ／２個のコードが各方向に割り当てられる。このようにして、さらに、同一方向に進行し、相互に非常に接近しているクラスタは、本発明のやり方で物理的に分離される。

既に説明したように、本発明の教示を有利な形で具現化すると共に改良するためにいくつかのオプションが存在する。この目的のため、請求項１および請求項５に従属する請求項が参照され、本発明のさらなる改良、特徴および利点は、一例として好ましい実施形態と添付図面とを参照して以下でより詳細に説明される。

同じ参照番号が図１〜図１０の対応する部分のため使用される。

図１には、本発明による、車両間通信または通信システム１００、すなわち、車対車の通信システムの配置の実施例が表されている。

通信システム１００によれば、各車は、
−車の移動方向Ｍを判定する方向判定ユニット５０と、
−通信チャンネルを選択する選択ユニット６０と、
を備える。選択ユニット６０は、
−方向判定ユニット５０と、
−第１の指向性アンテナ４０、第２の指向性アンテナ４２、第３の指向性アンテナ４４および第４の指向性アンテナ４６と、
−第１の送信機ユニット７０、第２の送信機ユニット７２、第３の送信機ユニット７４および第４の送信機ユニット７６と、
に接続される。

さらに、各送信機ユニット７０、７２、７４、７６は、それぞれの指向性アンテナ４０、４２、４４、４６と連絡を取り、
−第１の指向性アンテナ４０は第１の送信機ユニット７０の一部であり、
−第２の指向性アンテナ４２は第２の送信機ユニット７２の一部であり、
−第３の指向性アンテナ４４は第３の送信機ユニット７４の一部であり、
−第４の指向性アンテナ４６は第４の送信機ユニット７６の一部である。

これらの指向性アンテナ４０、４２、４４、４６は、図２に示されるように各メッセージ３０、３２、３４、３６の方向選択のため設計される。指向性アンテナ４０、４２、４４、４６を用いて、メッセージは、たとえば、
−車１０に関して前方へ送信される第１のメッセージ３０と、
−車１０の右側へ送信される第２のメッセージ３２と、
−車１０に関して後方へ送信される第３のメッセージ３４と、
−車１０の左側へ送信される第４のメッセージ３６と、
に分離される。

図３〜図８には、通信システム１００による通信のある種の実施例のシナリオが示され、車は限られた個数のチャンネル上で相互に通信している。これに関連して、論文「Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｉｎ ｉｎｔｅｒ−ｖｅｈｉｃｌｅ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｆｒｏｍ ｏｎｃｏｍｉｎｇ ｖｅｈｉｃｌｅｓ」（Ｖｅｈｉｃｕｌａｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ， Ａｍｓｔｅｒｄａｍ， Ｎｅｔｈｅｒｌａｎｄｓ， Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ １９９９， ｖｏｌｕｍｅ ２， ｐａｇｅｓ ７５３ ｔｏ ７５７， ＩＳＢＮ ０−７８０３−５４３５−４）は図３〜８に示されているようなアプリケーションに適していないことに注意すべきである。

干渉を低減するため、車１０、１２、１４、１６、１８のコードは車１０、１２、１４、１６、１８のそれぞれの移動方向（図３を参照せよ）に応じて割り当てられる。たとえば、西から東への方向に２車線と、東から西への方向に２車線とを有する双方向ハイウェイセクション上で、西から東への方向を有する３台の車、すなわち、第１の車１２、第２の車１４、および、第３の車１６がこれらの西から東への方向に割り当てられた特定のコードを使用するクラスタ２０内で通信している。

図３に示された実施例では、クラスタ２０に属する車１２は、車１０から、西から東の方向のコードをもつ第１のメッセージ３０を受信する。車１０は、クラスタ２０の一部である車１２、１４、１６と同じコードを使用し、同じ方向を有するので、クラスタトポロジー更新アルゴリズムが始まる。

同時に、東から西への方向を使用するアライブメッセージおよび警告メッセージ３８はクラスタ２０によって無視され、換言すると、反対方向を有する車と車の間の通信は相互に干渉することがなく、特に、西から東への方向コードを有するメッセージ３０は東から西への方向コードを有するメッセージ３８と干渉しない（図３を参照せよ）。

それとは別に、本発明は、それぞれの車両の移動方向Ｍ（図１を参照せよ）に関係した送信方向のためのそれぞれのコードを含むメッセージ同士を区別することも可能である。

この技術的目的を達成するため、通信システム１００によれば、あらゆる車は、車方向に依存する周波数または符号を使用するので、たとえば、西から東への方向を有する車によって送信されたメッセージは、その他の方向、たとえば、南西から北東への方向を有する車によって送信されたメッセージと区別される。衝突を回避するため、そのことは、特に、図４に示されるような状況において、異なる方向へ送信されたメッセージを見分けるために重大である。

図４において、車１０は南西から北東の方向でハイウェイに進入している。西から東への方向でハイウェイ上にある車１２、１４は、車１０と通信し（たとえば、車１０から次の車１２へのメッセージ３０を参照せよ）、通信システム１００は、
−西から東への方向を有し、西から東への方向のメッセージ３８を用いて通信する車１２、１４を南西から北東への方向を有する車と区別すること、ならびに、
−既に入口を通過した車１２を未だ入口を通過していない車１４と区別すること
が可能である。

図５は、ハイウェイ方向が変化する場合、たとえば、カーブまたはターンの場合に、通信システム１００の挙動を説明する。車１０は、ハイウェイ上を西から東の方向へ走行しているが、少し先でハイウェイは異なる方向へ、すなわち、東から西への方向へ向きを変える。その結果として、車１０は、
−南から北への方向コードによって車１０の前方でクラスタ化された（＝参照番号２０）車１２、および、
−西から東への方向コードによって車１０の後方でクラスタ化された（＝参照番号２２）車１４（図５を参照せよ）
と並行して通信できるように、２個の異なるチャンネル９０、９２、たとえば、南から北への方向のチャンネル９０および西から東への方向のチャンネル９２を選択する。

図６には、通信を行う配置１００の許容通信範囲を拡大する実施例が記載されている。本実施例では、警告メッセージ３４は、西から東への方向を有する車１０によって後方へ送信されるべきであるが、車１０と２台の後続の車１２との間の距離が通信システム１００の許容通信範囲より離れている。

この場合、車１８は、
−発信側の車１０と、潜在的に受信側の車１２との間にあり、
−反対の東から西への方向に走行し、
−この西から東へのメッセージ３４を受信し、使用されたコードを用いて、メッセージ３４が有効であり、かつ、車１２のため重要であることを認識することが可能であり、それによって、送信側の車１０に接近した中間の車１８は、メッセージ３４を受信側の車１２へ、これらの受信側の車１２に接近したさらなる中間の車１８を介して、直ちに転送する。

代替的に、送信されるべきメッセージ３４は、（第１の）中間の車１８によって運ばれ、時間的に後に車１２へ転送される。

これらの方法の両方によって、警告メッセージ３４は、車１０に割り当てられた通信配置１００の実際の通信範囲外にある車１２にも到達する（図６を参照せよ）。

図７には、車１０が西から東の方向のハイウェイに進入する通信システム１００のアプリケーションが示されている。車１０の運転者は、自分が進入してもよいか、または、道路が空くまで待たなければならないかを知ることを望む。この場合、進入中の車１０は、西から東への方向コードをもつ（第１のクラスタ２０に対応する）車１２、１４によって送信されたメッセージ３０だけを受け付け（すなわち、感知し）、一方、東から西への方向コードをもつ（第２のクラスタ２２に対応する）車１８によって送信されたメッセージ３８は重要でないので、進入中の車１０によって受信され受け付けられることはない。

進入中の車１０は、西から東への方向コードを使用して、２種類のメッセージ３０、３４を受信し受け付け、すなわち、
−接近中の車１４からのメッセージ３０の場合、進入中の車１０がこの種のメッセージ３０を受信するならば、道路が空いていないので車１０は待機し、
−既に前方にある車１２からのメッセージ３４の場合、進入中の車１０がこの種のメッセージ３４を受信するならば、このメッセージ３４はこのメッセージ３４が後方へ送信されたことを示唆するフラグを含むので、車１０はこのメッセージを無視する。

図８はある程度の台数の車が通信する立体交差のような交通状況を示す。立体交差配置のため、通信は、
−西から東への方向を有する車両１０と東から西への方向を有する車両１２との間、および、
−南から北への方向を有する車両１４と北から南への方向を有する車両１６との間、
に限り必要とされ、しかし、
車両１０と車両１４、１６との間、および、
車両１２と車両１４、１６との間
においてはいずれも必要とされない。

図８では、参照番号８０、８２、８４、８６、８８は、メッセージの代わりに（通信のため使用されるようなコード）を示す。立体交差の付近での干渉を低減するため、方向毎に異なるコード、すなわち、
−西から東への方向のための第１のコード８０と、
−東から西への方向のための第２のコード８２と、
−南から北への方向のための第３のコード８４と、
−北から南への方向のための第４のコード８６と、
を使用することは、Ｇ［全地球］Ｐ［測位］Ｓ［システム］によって提供される情報、および、道路トポロジーに関する情報を与えるマップと組み合わされて、車１０、１２、１４、１６がそれぞれの関連したメッセージを選択し、フィルタすることを可能にさせる。

南から北への道路上の車１４によって送信された受け付けられないコード８８をもつメッセージは西から東への道路上の車１０と東から西への道路上の車１２のどちらにとっても重要ではないので、このようなメッセージは車１０、１２によって無視される。この結果として、
−同じ領域に存在するが、同じ道路上にはない車１０、１２に対する車１４、１６からの干渉が低減され、
−同じ領域に存在するが、同じ道路上にはない車１４、１６に対する車１０、１２からの干渉が低減される。

本発明の開示は、一般に、車対車の通信の分野に関係し、特に、無事故走行を目的とした、車対車の通信の分野に関係する。したがって、本発明による通信システム１００は、車同士の協働的な相互作用と、特に警告メッセージを配信するため使用され、特に、車両が同じ領域内を異なる方向に移動しているとき、
−車線変更または車線合流中（図９Ａを参照せよ）の衝突を回避するため、
−使用されている車線上の事故（図９Ｂを参照せよ）を報告するため、および、
−「見えない」障害物、たとえば、覆い隠された、または、陰に隠された物体を報告するため使用される。（図９Ｃを参照せよ）
同様に、車対車の通信は、交差点衝突回避のため、特に、消防車（図１０を参照せよ）などのため空いた状態に保たれるべき交差点に車が進入するときに衝突を回避するために重大である。

本発明による方法を使用する本発明による通信システムの実施形態を概略図である。 図１の通信システムによるメッセージの割り付けの実施形態を概略図である。 図１の通信システムにおける通信の第１の実施例を概略図である。 図１の通信システムにおける通信の第２の実施例を概略図である。 図１の通信システムにおける通信の第３の実施例を概略図である。 図１の通信システムにおける通信の第４の実施例を概略図である。 図１の通信システムにおける通信の第５の実施例を概略図である。 図１の通信システムにおける通信の第６の実施例を概略図である。 車線変更または車線合流操作の場合の車両間通信の適用の第１の実施例を概略図である（出典：ＣａｒＴａｌｋプロジェクト）。 前方事故の場合の車両間通信の適用の第２の実施例を概略図である（出典：ＣａｒＴａｌｋプロジェクト）。 見えない障害物の場合の車両間通信の適用の第３の実施例を概略図である（出典：ＣａｒＴａｌｋプロジェクト）。 十字路または交差点の場合の車両間通信の適用の第４の実施例の斜視図である（出典：ＵＳ ＤｏＴ：インテリジェント車両イニシアティブ）。

符号の説明

１００ 車両間通信のための通信システムまたは配置
１０ 第１の車両、特に、第１の車
１２ 第２の車両、特に、第２の車
１４ 第３の車両、特に、第３の車
１６ 第４の車両、特に、第４の車
１８ 第５の車両、特に、車両１０、１２、１４、１６と反対方向を有する車、および／または、特に、第１の車両１０と第２の車両１２との間にある中間の車
２０ クラスタ、特に、第１のクラスタ
２２ 第２のクラスタ
３０ 第１のメッセージ、特に、移動方向Ｍに関して前方向へのメッセージ
３２ 第２のメッセージ、特に、移動方向Ｍに関して右方向へのメッセージ
３４ 第３のメッセージ、特に、移動方向Ｍに関して後方向へのメッセージ
３６ 第４のメッセージ、特に、移動方向Ｍに関して左方向へのメッセージ
３８ さらなるメッセージ、特に、移動方向Ｍに関して斜め方向へのメッセージ
４０ 第１の指向性アンテナ
４２ 第２の指向性アンテナ
４４ 第３の指向性アンテナ
４６ 第４の指向性アンテナ
５０ 方向判定ユニット
６０ 選択ユニット
７０ 第１の送信機ユニット
７２ 第２の送信機ユニット
７４ 第３の送信機ユニット
７６ 第４の送信機ユニット
８０ 第１のコード、特に、西から東へのコード
８２ 第２のコード、特に、東から西へのコード
８４ 第３のコード、特に、南から北へのコード
８６ 第４のコード、特に、北から南へのコード
８８ 受け付けられないコード
９０ 第１のチャンネル、特に、南から北へのチャンネル
９２ 第２のチャンネル、特に、西から東へのチャンネル
Ｍ 車両１０の移動方向

Claims (11)

1. 車両の少なくとも１個のグループがクラスタ化された少なくとも１個のクラスタ内の前記車両の通信のための少なくとも１個のコードを備え、少なくとも１個のメッセージを送信するため設計された、少なくとも１個のチャンネルを用いて、車両同士および車両間で通信する通信システムであって、
   前記メッセージの送信方向が前記車両の前記移動方向（Ｍ）に関して少なくともいずれか１つの方向、たとえば、前方、後方、および／または、側方へ割り付けられることを可能にするため、前記車両が前記車両の移動方向（Ｍ）に関して異なる方向、たとえば、前方、後方、および／または、側方に合わされた少なくとも１個、好ましくは、２個以上の指向性アンテナを備え、
   前記チャンネルが少なくとも１つの方向領域、たとえば、北、東、南または西に割り当てられることを特徴とする、
   通信システム。
2. 前記車両の前記移動方向（Ｍ）を判定する少なくとも１台の方向判定ユニットと、
   オプションとして前記車両の前記移動方向（Ｍ）に依存して前記チャンネルを選択する少なくとも１台の選択ユニットと、
   前記指向性アンテナの一部であり、特に、前記車両の識別手段、位置、速度、タイムスタンプ、および／または、方向と一体になった前記メッセージを、他の車両へ送信する少なくとも１台の送信機ユニットと、
   によって特徴付けられる、請求項１に記載の通信システム。
3. 前記チャンネルが少なくとも一つのタイプの通信、たとえば、
   少なくとも１個のブロードキャストチャンネルによって送信される認識メッセージと、
   少なくとも１個のブロードキャストチャンネルによって送信される緊急警告メッセージと、
   少なくとも１個のマルチキャストチャンネルによって送信されるクラスタ内のメッセージと、
   少なくとも１個のピアツーピア通信チャンネルによって送信される車の対の間のメッセージと、
   に割り当てられることを特徴とする、請求項１または２に記載の通信システム。
4. 少なくとも１台の第１の車両から、前記第１の車両の通信範囲外にある少なくとも１台の第２の車両へ送信されるべきメッセージが、少なくとも１台の中間の車両によって搬送および／または転送されることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の通信システム。
5. 車両の少なくとも１個のグループがクラスタ化された少なくとも１個のクラスタ内の前記車両の通信のための少なくとも１個のコードを備え、少なくとも１個のメッセージを送信する、少なくとも１個のチャンネルを用いて、車両同士および車両間で通信する方法であって、
   前記メッセージの送信方法が、前記車両の移動方向（Ｍ）に関していずれか１つの方向、たとえば、前方、後方、および／または、側方に割り付けられること、および、
   前記チャンネルが少なくとも１つの方向領域、たとえば、北、東、南または西に割り当てられること
   によって特徴付けられる方法。
6. 前記車両の前記移動方向（Ｍ）が決定されること、
   前記チャンネルがオプションとして前記車両の前記移動方向（Ｍ）に依存して選択されること、および、
   特に、前記車両の識別手段、位置、速度、タイムスタンプ、および／または、方向と一体になった前記メッセージが前記チャンネルを介して他の車両へ送信されること
   を特徴とする、請求項５に記載の方法。
7. 前記メッセージの送信方向が少なくとも１個のフラグ、特に、前記メッセージが前方、後方、左側、または、右側へ送信されたかどうかによって示されることを特徴とする、請求項５または６に記載の方法。
8. 前記チャンネル内のアクセスがＣ［搬送波］Ｓ［感知］Ｍ［マルチプル］Ａ［アクセス］−Ｃ［衝突］Ａ［回避］によって制御されること、および／または、
   前記チャンネルがＣ［符号］Ｄ［分割］Ｍ［マルチプル］Ａ［アクセス］の使用によって分離されること、および／または、
   使用されるコードの個数が前記クラスタの環境、特に、道路トポロジーに依存すること
   を特徴とする、請求項５から７のいずれか一項に記載の方法。
9. 前記メッセージが、少なくとも１台の中間の車両によって搬送および／または転送されることにより、少なくとも１台の第１の車両から、前記第１の車両の通信範囲外にある少なくとも１台の第２の車両へ送信されることを特徴とする、請求項５から８のいずれか一項に記載の方法。
10. 特に、前記車両が同じ領域内の異なる方向へ移動するときに、
    車線変更または車線合流中に衝突を回避するため、および、
    見えない障害物、たとえば、覆い隠された、または、陰に隠された物体を報告するため、
    前記車両が協働的に相互作用し、特に警告メッセージを配信する、
    車両対車両の通信のための請求項１から４のいずれか一項に記載の少なくとも１つの通信システム、および／または、請求項５から９のいずれか一項に記載の方法の使用。
11. 請求項１から４に記載の車両同士および車両間で通信する通信システムを備える車両。

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