JP2008224404A - 路車間通信システム及び車線判別方法、並びに、これに用いられる車載機及び光ビーコン - Google Patents

Abstract

【課題】ＧＰＳを用いることなく、現在走行している走行車線を判別することができる路車間通信システムを提供する。
【解決手段】複数の車線を有している道路に光ビーコン２が設置されている。この道路を走行する車両に搭載した車載機１１が、光ビーコン２と通信を行い、走行している走行車線を判別する。車載機１１は、光ビーコン２の投受光器２１からの赤外線を受光する複数の受光素子を有した投受光ユニット１２と、走行車線を判別する判別部２６とを備えている。複数の受光素子は、赤外線の入射角度に応じて相互の間で検出レベルに差が生じ得るように設けられている。判別部２６は、各受光素子の検出レベルを用いて赤外線の入射角度を検出するとともに、この検出角度に基づいて走行車線を判別する。
【選択図】 図１

Description

この発明は、複数の車線を有している道路を走行する車両の車載機が、走行車線を判別することのできる路車間通信システム及び車線判別方法、並びに、これに用いられる車載機及び光ビーコンに関する。

近年、道路を走行している車両において現走行位置を検出するために、ＧＰＳを用いたカーナビゲーションシステムが普及している。しかし、ＧＰＳを用いて行う車両位置検出は、位置の検出誤差が１０ｍ程度生じたり、トンネル内やビル群に囲まれた場所で通信衛星との通信ができなくなると位置検出が行えなくなったりするという問題点がある。
そこで従来、車速パルス信号を出力させ、車載機がこれを検出することにより移動距離を算出し位置補正を行ったり、路側に設けたサインマーカの位置情報を車載機が用いて位置補正を行ったりしながら、予め用意されている道路地図情報とのマップマッチングによって、道路上における位置検出を行う技術が提案されている（例えば、特許文献１）。

特開平１１−２１１４９３号公報

このようにＧＰＳを用いて位置検出を行う従来の装置では、道路地図情報とのマップマッチングによって、道路上における位置検出を行っているため、予め道路地図情報を記憶させておく必要がある。また、この装置では、緯度や経度などの絶対位置の算出は可能であるが、道路地図情報を基準としているため、道路地図情報が間違っていると、道路と自己との相対的な位置は間違ったものとなる。特に、道路地図情報に対して実際の道路の車線数が変更されていたりすると、現在走行している車線の判別が不正確になってしまうという問題点がある。

そこで本発明は、ＧＰＳを用いることなく、現在走行している走行車線を判別することができる路車間通信システム及び車線判別方法、並びに、これに用いられる車載機及び光ビーコンを提供することを目的とする。

本発明の路車間通信システムは、複数の車線を有している道路に対して放射状に赤外線を発する投光器を有した光ビーコンと、前記道路を走行する車両に搭載する車載機とを備え、前記車載機が前記光ビーコンと通信を行い走行している走行車線を判別する路車間通信システムであって、前記車載機は、前記投光器からの赤外線を受光する受光素子を複数有し、これら受光素子が前記赤外線の入射角度に応じて相互の間で検出レベルに差が生じ得るように設けられている受光ユニットと、前記各受光素子の検出レベルを用いて前記入射角度を検出し検出角度を得るとともに、この検出角度に基づいて前記走行車線を判別する判別部とを備えたものである。

また、この路車間通信システムによって行われる車線判別方法は、複数の車線を有している道路に設けられた光ビーコンの投光器から放射状に発せられる赤外線を、車載機において当該赤外線の入射角度に応じて相互の間で検出レベルに差が生じ得るように複数設けられている受光素子が受信し、前記車載機において、前記各受光素子の検出レベルを用いて前記入射角度を検出し、この検出角度に基づいて、走行している走行車線を判別する。

本発明の車載機は、複数の車線を有している道路に設けられた光ビーコンの投光器から放射状に発せられる赤外線に基づいて、走行している走行車線を判別する車載機であって、前記投光器からの赤外線を受光する受光素子を複数有し、これら受光素子が前記赤外線の入射角度に応じて相互の間で検出レベルに差が生じ得るように設けられている受光ユニットと、前記各受光素子の検出レベルを用いて前記入射角度を検出し検出角度を得るとともに、この検出角度に基づいて前記走行車線を判別する判別部とを備えたものである。

このような路車間通信システム、車線判別方法及び車載機によれば、車載機の複数の受光素子は、光ビーコンの投光器から発せられた赤外線の入射角度に応じて相互の間で検出レベルに差が生じ得るように設けられているため、受光素子のそれぞれが赤外線を受光することにより、各受光素子の検出レベルに基づいて赤外線を受光した位置における当該赤外線の入射角度を、判別部は検出することができる。そして、投光器から放射状に発せられ受光素子が受光する赤外線の入射角度は、その受光位置すなわち走行車線に応じて異なるため、判別部は検出した検出角度に基づいて赤外線を受光した位置として走行車線を判別することができる。なお、この走行車線の判別には、仕切られた車線内に沿って走行していることを判別する場合の他に、仕切られた車線をはみ出して走行していることを判別する場合も含む。

また、前記路車間通信システムにおいて、前記判別部は、前記検出角度並びに前記受光素子及び前記投光器の高さ情報に基づいて前記投光器からの道路の横断方向に沿った距離を算出し、この距離、及び、前記投光器から各車線までの道路の横断方向に沿った距離と各車線番号とを対応付けた車線情報に基づいて、前記走行車線を判別するのが好ましい。
これによれば、判別部は、赤外線を受光した位置における投光器からの道路の横断方向に沿った距離を算出し、この距離及び前記車線情報に基づいて車線番号を認識することにより、走行車線を判別することができる。また、この場合において、前記高さ情報及び前記車線情報は、光ビーコンから車載機に送信する情報であってもよく、又は、車載機に予め記憶させた情報であってもよい。

また、前記路車間通信システムにおいて、前記車載機は、前記判別部が判別した走行車線についての情報を報知する出力部を備えているのが好ましい。
これによれば、ドライバに対して走行車線についての情報を報知することができる。例えば、現在走行している走行車線をドライバに報知することによって、ドライバは、この先に走行すべき車線の判断等に活用することができる。また、報知された情報が、仕切られた車線をはみ出して走行していることについての情報である場合、ドライバに対して注意を喚起することができる。

また、本発明の光ビーコンは、複数の車線を有している道路に対して赤外線を放射状に発する投光器を有し、車載機において、前記投光器から発せられる赤外線を、当該赤外線の入射角度に応じて相互の間で検出レベルに差が生じ得るように複数設けられている受光素子を利用して受信させ、前記各受光素子の検出レベルに基づいて前記入射角度及び前記投光器との相対位置を検出させ、走行している走行車線を判別させるために、当該車載機との間で通信を行う光ビーコンであって、前記投光器は、前記受光素子が前記赤外線を受光する位置と当該投光器との相対位置と、各車線とを対応付けた車線情報を、前記車載機に対して送信するものである。

これによれば、車載機は、光ビーコンの投光器からの赤外線を受光した位置における当該赤外線の入射角度及び投光器との相対位置を検出する。また、光ビーコンの投光器から、車載機は前記車線情報を受けることができる。これにより、車載機において、検出した前記相対位置と前記車線情報とに基づいて、赤外線を受光した位置として、走行している走行車線を判別させることができる。

本発明によれば、光ビーコンの投光器から放射状に発せられ、車載機の受光ユニットが受ける赤外線の入射角度は、走行車線に応じて異なるため、車載機は投光器からの赤外線の入射角度を検出することにより、現在走行している走行車線を判別することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
〔システムの全体構成〕
図１は、本発明の路車間通信システムの全体構成の概略を示すブロック図である。図１に示すように、この路車間通信システムは、インフラ側の交通管制システムＳと、道路を走行する各車両Ｃに搭載された車載機１１とから構成されている。交通管制システムＳは、管制室に設けられた中央装置１と、道路の各所に多数設置された光ビーコン（光学式車両感知器）２とから構成されており、各光ビーコン２は、近赤外線を通信媒体とした光通信によって車載機１１との間で双方向通信を行う。

図２は、この路車間通信システムが備えている光ビーコンの平面図である。道路Ｒは車両進行方向を同じとする複数（図２では三つ）の車線Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３を有しており、車両Ｃの進行方向の左側から第１車線Ｒ１、第２車線Ｒ２及び第３車線Ｒ３としている。
そして、光ビーコン２と車載機１１との間で通信を行い、本発明の路車間通信システムを利用することにより、後に説明するが、車載機１１は、前記複数の車線Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３のうち現在車両Ｃが走行している走行車線を判別することができる。

〔光ビーコン２の構成〕
図１において、光ビーコン２は、電話回線等の通信回線を介して中央装置１と接続されたビーコン制御機２ｂと、この制御機２ｂに接続されたビーコンヘッド２ａとを備えている。ビーコンヘッド２ａは、赤外線を投受光する投受光器２１を有している。この投受光器２１は発光ダイオードと受光素子（フォトダイオード）とから構成されている。発光ダイオードは赤外線からなるダウンリンク情報（ダウンリンク光）を道路Ｒに対して放射状に発光し、受光素子は車載機１１からの赤外線よりなるアップリンク情報（アップリンク光）を受光する。

図３は光ビーコン２の説明図である。図２と図３とにおいて、光ビーコン２は、三つの車線Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３を有する道路Ｒの路側に設置されている。ビーコンヘッド２ａは、道路脇に立設した支柱３６の上部に取り付けられている。ビーコン制御機２ｂは支柱３６に設置されておりビーコンヘッド２ａの投受光器２１を制御する。
そして、一つのビーコンヘッド２ａが三つの車線Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３に対応して設けられている。すなわち、投受光器２１は、道路Ｒの所定の範囲が通信領域Ａとして設定されたものであり、この通信領域Ａは、道路Ｒの横断方向について全車線Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３に跨る範囲に設定されている。この通信領域Ａにおいて、投受光器２１の発光ダイオードが、車線Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３に対して赤外線を放射状に発光することでダウンリンク情報を送信し、後述する車載機１１の投受光ユニット１２がこの赤外線を受光することでダウンリンク情報を受信する。

このように投受光器２１は道路Ｒに対して放射状に赤外線を発光しているため、その道路Ｒの横断方向の位置に応じて、車載機１１の投受光ユニット１２が当該赤外線を受光する受光角度（入射角度θ１）は異なる。すなわち、車載機１１の投受光ユニット１２が赤外線を受光した車線が異なると、その入射角度θ１が異なり、第１車線Ｒ１側で受光した場合では入射角度θ１は大きくなり、第３車線Ｒ３側で受光した場合では入射角度θ１は小さくなる。

〔車載機１１及び車両Ｃの構成〕
図１において、車両Ｃは、車体１５と、この車体１５に搭載された車載機１１と、車両Ｃの各部を統合制御する電子制御装置（ＥＣＵ）１６と、車体１５を駆動するエンジン１７と、車体１５を制動するブレーキ装置１８と、車体１５を操舵するステアリング装置２０と、車両Ｃの現時の速度を常時検出している速度検出器１９とを備えている。ＥＣＵ１６は、ドライバのアクセル操作に基づくエンジン１７の駆動制御、ブレーキ操作に基づく制動制御、ステアリング装置２０の操作に基づく制御等、車両Ｃに対する各種の制御を行う。

車載機１１は、車載コンピュータ１３と、この車載コンピュータ１３に接続された投受光ユニット１２と、搭乗席のドライバに対するヒューマンインタフェースとしてのディスプレイ２３及びスピーカ装置２４とを備えている。
投受光ユニット１２は、光ビーコン２の投受光器２１と同様であり、発光ダイオードと受光素子とを備えているが、受光素子については複数有している。発光ダイオードは、赤外線よりなるアップリンク情報（アップリンク光）を発光し、受光素子はビーコンヘッド２ａの投受光器２１から発光された赤外線よりなるダウンリンク情報（ダウンリンク光）を受光する。

車載コンピュータ１３は、ＣＰＵ、メモリ（ＲＡＭ）及び記憶装置（ＲＯＭ）を有するプログラマブルなマイコンよりなり、投受光ユニット１２を利用した光ビーコン２との路車間通信の制御処理を行う。車載コンピュータ１３は、所定の各機能を実行するプログラムを記憶装置に格納しており、このプログラムが実行する機能部として、判別部２６及び支援制御部３０を備えている。なお、車載コンピュータ１３によるこれらの機能部については、後に説明する。

投受光ユニット１２が有している複数の受光素子はそれぞれ、受光した赤外線の強さに比例した大きさの信号を出力する。各受光素子からの信号は投受光ユニット１２が有している（図示しないが）変換部で電圧に変換されアンプ部で増幅され、その電圧はセンシング信号として車載コンピュータ１３に入力される。さらに、各受光素子によるセンシング信号は前記アンプ部などによって検出レベルが同じ感度となるように校正されている。つまり、各受光素子に同じ強さの赤外線が受光した場合、これら受光素子からはそれぞれ同じ大きさの検出レベルのセンシング信号が車載コンピュータ１３に入力される。
また、各受光素子から出力されるセンシング信号について、前記アンプ部などで検出レベルが同じ感度となるように校正する以外に、各受光素子による検出レベルの感度を予め測定し、その比率を求め、投受光ユニット１２又は車載コンピュータ１３の演算部（図示せず）において前記比率を用いて検出レベルの大きさを補正し、同じ感度としてもよい。

〔投受光ユニット１２の受光素子の構造（実施例１）〕
図４は、投受光ユニット１２が備えている受光素子７ａ，７ｂの概略構造を示す説明図であり、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は進行方向の前方に向かって見た図である。
この投受光ユニット１２は、ビーコンヘッド２ａの投受光器２１から発せられる赤外線を受光する第一と第二との二つの受光素子７ａ，７ｂを有している。これら受光素子７ａ，７ｂは、ビーコンヘッド２ａからの赤外線の入射角度（到来角度）に応じて相互の間で検出レベルに差が生じ得るように配置された構造となっている。

この構造について具体的に説明すると、二つの受光素子７ａ，７ｂの受光面ｍ，ｎのそれぞれは、道路Ｒの横断方向（矢印方向）に平行な直線ｅ（図４の二点鎖線）に直交する路面垂直面ｋ（図４の一点鎖線）に対して傾斜するように設置されている。なお、この路面垂直面とは、路面に対して垂直な面である。
両受光素子７ａ，７ｂは水平面に対する取り付け角度が相異した状態で設置されており、二つの受光素子７ａ，７ｂは、道路Ｒの横断方向と平行となる車両Ｃの車幅方向に並んで配設されている。第一の受光素子７ａが車幅方向の左側にあり、第二の受光素子７ｂが右側にある。そして、第一の受光素子７ａの受光面ｍの右端と第二の受光素子７ｂの受光面ｎの左端とが上位置で隣接し、これら受光面ｍ，ｎは所定の折れ角度θ０を有して配設されており、さらに、第一の受光素子７ａの受光面ｍの左端及び第二の受光素子７ｂの受光面ｎの右端が下位置となるようにして、これら平面状の受光面ｍ，ｎは道路の路面に対して傾斜している。

そして、投受光ユニット１２の両受光素子７ａ，７ｂは、車両Ｃの例えば車内のダッシュボード上に設置され、道路Ｒの路面に規定の角度となる姿勢で取り付けられる。図４の両受光素子７ａ，７ｂは、第一の受光素子７ａの受光面ｍの下縁と第二の受光素子７ｂの受光面ｎの下縁とを含む面Ｕ１が路面と平行となるように設置される。なお、この変形例として、図示しないが、二つの受光素子７ａ，７ｂのうちの一方の受光面を、前記路面垂直面ｋと一致させてもよい。
この投受光ユニット１２の構造によれば、受光素子７ａ，７ｂはそれぞれにおいて、受光面ｍ，ｎにおける法線方向（法線ベクトル）が道路の横断方向（車幅方向）の左または右へ向く要素（成分）を有するように設置されることとなる。

図５はこれら受光素子７ａ，７ｂを進行方向の前方に向かって見た図である。この図に示しているように、二つの受光素子７ａ，７ｂは所定の折れ角度θ０を有して配設されている。このため、ビーコンヘッド２ａの投受光器２１からの赤外線の入射方向（図５の破線矢印）と受光素子７ａ，７ｂの受光面ｍ，ｎのそれぞれの法線方向との成す角度α，βを、両受光素子７ａ，７ｂにおいて相異させることができる。これにより、二つの受光素子７ａ，７ｂは、道路の横断方向の左または右から入射した赤外線を受光することによって、両受光素子７ａ，７ｂにおいて検出レベルに差を生じさせることができる。なお、赤外線の投光角度（＝入射角度）をθ１で示している。さらに、この実施の形態では、受光面ｍ，ｎが道路の路面（面Ｕ１）に対して同じ角度で傾斜している。この場合、これら受光素子７ａ，７ｂの真上から赤外線が入射すると、両受光素子７ａ，７ｂにおける検出レベルは等しくなる。

〔実施例１の投受光ユニット１２を用いた場合の車載コンピュータ１３による処理内容〕
車載コンピュータ１３の機能部について説明する。車両Ｃが第２車線Ｒ２（図２と図３参照）を走行している状態において、ビーコンヘッド２ａの投受光器２１からの赤外線を車載機１１が受光した場合を説明する。
図６は車載機１１における処理を説明するフローチャートである。図１と図６とにおいて、車載機１１の投受光ユニット１２が赤外線を受光すると（ステップＳ１）、受光素子７ａ，７ｂのそれぞれはセンシング信号を出力し（ステップＳ２）、車載コンピュータ１３が、受光素子７ａ，７ｂのそれぞれからセンシング信号を受ける（ステップＳ３）。この各センシング信号の検出レベルを用いて、判別部２６は、前記赤外線を受光した位置における当該赤外線の入射角度θ１の値を検出する（ステップＳ４）。この検出方法（ステップＳ４）を具体的に説明する。

図５において、第一の受光素子７ａによる検出レベルの値を「ａ」とし、第二の受光素子７ｂによる検出レベルの値を「ｂ」とした場合、これら値（比率）と、入射角度θ１及び受光素子７ａ，７ｂの折れ角度θ０との関係は以下の式（１）で表される。

この関係式により入射角度（検出角度）θ１は以下の式（２）で表される。

この式（２）において、折れ角度θ０はこの投受光ユニット１２を構成する際に定められている既定値であり、この値は車載コンピュータ１３の記憶装置（図示せず）に予め記憶されている。そして、検出レベルの値「ａ」「ｂ」は計測値である。したがって、判別部２６は、計測した受光素子７ａ，７ｂにおける検出レベルの値「ａ」「ｂ」と、折れ角度θ０の値とに基づいて、前記投受光ユニット１２がビーコンヘッド２ａの投受光器２１（図３参照）からの赤外線を受光した位置における、当該赤外線の入射角度θ１を検出すし検出角度を得ることができる。

また、判別部２６は、検出レベルの値「ａ」「ｂ」の大小を判定することにより、車幅方向の左右のどちらから赤外線が入射したかについての判別をすることができる。つまり投受光器２１からの赤外線の投光方向を知ることができる。
これは、図５において、車幅方向の左側にある第一の受光素子７ａ側の検出レベル「ａ」が大きい場合、判別部２６は、第一の受光素子７ａ側の斜め上方から赤外線が到来していると判断することができ、この判断から、投受光ユニット１２が投受光器２１の直下位置よりも右側で赤外線を受光したことの判定が可能となる。

逆に、車幅方向の右側にある第二の受光素子７ｂ側の検出レベル「ｂ」が大きい場合、判別部２６は、第二の受光素子７ｂ側の斜め上方から赤外線が到来していると判断することができ、さらにこの判断から、投受光ユニット１２が投受光器２１の直下位置よりも左側で赤外線を受光したことの判定が可能となる。
なお、両検出レベルが等しい場合、判別部２６は、両受光素子７ａ，７ｂの直上から赤外線を受光していると判断することができる。この場合、判別部２６は、投受光ユニット１２が投受光器２１の直下位置に存在している状態で赤外線を受光したことの判定が可能となる。

さらに、判別部２６は、図６の前記ステップＳ４において検出した検出角度θ１に基づいて、赤外線を受光した位置として、走行している走行車線を判別する。これについて具体的に説明する。
図７は、判別部２６による機能を説明する説明図である。この図７は図３に対応しており左から右へ向かう方向が道路Ｒの横断方向である。判別部２６は、検出した検出角度θ１、並びに、受光素子７ａ，７ｂの取り付け高さＨ２についての情報及び投受光器２１の取り付け高さＨ１についての高さ情報に基づいて、赤外線を受光した位置から投受光器２１の直下位置までの道路Ｒの横断方向に沿った距離Ｌ１を算出する（図６のステップＳ５）。

受光素子７ａ，７ｂの取り付け高さＨ２についての高さ情報は、車載機１１が記憶している。この高さ情報Ｈ２は、投受光ユニット１２の取り付けの際に、車載機コンピュータ１３の記憶装置（図示せず）に記憶させる。また、投受光器２１の取り付け高さＨ１についての高さ情報は、光ビーコン２のビーコン制御機２ｂ（図１参照）に記憶されている。そして、この高さ情報Ｈ１は、光ビーコン２からのダウンリンク情報に含まれており、車載機１１が通信領域Ａ（図２と図３参照）に進入し、このダウンリンク情報を受信することによって得ることができる。

図６のステップＳ５について説明する。投受光器２１（発光ダイオード）の道路Ｒの路面からの取り付け高さ（Ｈ１）と、車載機１１の投受光ユニット１２が有する一対の受光素子７ａ，７ｂの道路Ｒの路面からの取り付け高さ（Ｈ２）とにより、通信領域Ａにおいて車載機１１が赤外線を受光した位置から、投受光器２１の直下位置までの道路Ｒの横断方向に沿った距離Ｌ１は、以下の式（３）で表される。

この式（３）に示しているように、判別部２６は前記距離Ｌ１を算出することができる。そして、前記のとおり光ビーコン２からのダウンリンク情報に、前記高さＨ１の値についての情報が含まれているため、光ビーコン２の各設置箇所において、ビーコンヘッド２ａの取り付け高さＨ１が様々であっても、その設置箇所に応じた正確な高さＨ１についての情報を車載機１１は得ることができ、判別部２６は正確に距離Ｌ１を算出することができる。

なお、前記高さ情報Ｈ１については、光ビーコン２から車載機１１に送信された情報とする以外に、車載機１１に予め記憶させた情報としてもよい。すなわち、前記高さ情報Ｈ１の値は、光ビーコン２の設置の際に決定（設定）されるものであり、車載コンピュータ１３の記憶装置に予め記憶させる情報とすることができる。つまり、道路Ｒの各所に設置した光ビーコン２のそれぞれの設置箇所において、ビーコンヘッド２ａの取り付け高さＨ１は一定（ほぼ一定）であることから、高さＨ１の値は既定値として車載コンピュータ１３に記憶させておくことができる。

また、図３において、三つの車線Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３を有する道路Ｒに設置されたこの光ビーコン２のビーコン制御機２ｂには、この道路Ｒに関する車線情報が記憶されている。この車線情報は、ビーコンヘッド２ａの投受光器２１の直下位置Ｘ０から車線Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３のそれぞれまでの道路Ｒの横断方向に沿った距離（Ｘ１ａ〜Ｘ１ｂ），（Ｘ２ａ〜Ｘ２ｂ），（Ｘ３ａ〜Ｘ３ｂ）と、その車線番号とを対応付けた情報である。なお、車線番号は図３の左からＲ１，Ｒ２，Ｒ３である。すなわち、投受光器２１の直下位置Ｘ０から第１車線（Ｒ１）までの距離（以下、車線距離という）はＸ１ａ〜Ｘ１ｂと設定され、この範囲が車線番号Ｒ１である。直下位置Ｘ０から第２車線（Ｒ２）までの車線距離はＸ２ａ〜Ｘ２ｂと設定され、この範囲が車線番号Ｒ２である。投受光器２１の直下位置Ｘ０から第３車線（Ｒ３）までの車線距離はＸ３ａ〜Ｘ３ｂと設定され、この範囲が車線番号Ｒ３である。

そして、この車線情報は、光ビーコン２のビーコン制御機２ｂに記憶させた情報であり、光ビーコン２からのダウンリンク情報に含まれている。したがって、車載機１１が通信領域Ａに進入すると、車載機１１は光ビーコン２からのダウンリンク情報を受信することにより前記車線情報を得ることができる（図６のステップＳ６）。
そして、判別部２６は、前記ステップＳ５で算出した投受光器２１からの距離Ｌ１と、前記ステップＳ６で受信した車線情報とに基づいて、通信領域Ａにおいて車載機１１が投受光器２１からの赤外線を受光した位置、すなわち走行している走行車線を判別する。

この判別方法について説明する。判別部２６は、算出した距離Ｌ１と前記車線情報とを比較し、車線情報の前記車線距離（Ｘ１ａ〜Ｘ１ｂ），（Ｘ２ａ〜Ｘ２ｂ），（Ｘ３ａ〜Ｘ３ｂ）のうちのどの範囲に、算出した距離Ｌ１の値が属しているかの判定を行う（図６のステップＳ７）。算出した距離Ｌ１の値が、車線距離（Ｘ１ａ〜Ｘ１ｂ），（Ｘ２ａ〜Ｘ２ｂ），（Ｘ３ａ〜Ｘ３ｂ）のいずれかの範囲に属していると判断した場合（ステップＳ７においてＹｅｓの場合）、判定部２６は、算出した距離Ｌ１が属しているその車線距離に対応した車線番号を抽出し、その車線番号の車線が走行車線であると判定する（ステップＳ８）。

すなわち、図３の場合、算出した距離Ｌ１の値は車線距離Ｘ２ａ〜Ｘ２ｂの間に属することとなるため、判定部２６は前記車線情報から第２車線である車線番号Ｒ２を抽出することができる。これにより、判定部２６は、車載機１１が赤外線を受光した位置として、第２車線に存在していることを判定することができる。そして、この判定は、車載機１１を搭載している車両Ｃが、仕切られた車線（第２車線Ｒ２）内に沿って走行していることを判別していることとなる（ステップＳ８）。

そして、判別部２６が判別した走行車線に応じて、当該走行車線についての情報を、前記ディスプレイ２３（図１参照）とスピーカ装置２４との少なくとも一方が出力し、搭乗席のドライバに報知する（ステップＳ１０）。例えばスピーカ装置２４から、現在第２車線を走行している旨の音声が出力される。
これにより、ドライバに対して現在走行している走行車線をドライバに報知することができ、ドライバは、この先に走行すべき車線の変更の要否の判断等を予め行うことができる。例えば、この先の交差点において右折が必要な場合、ドライバはこの報知を受け予め中央の第２車線Ｒ２から第３車線Ｒ３へ車線変更する動作を行うことができる。

一方、図６の前記ステップＳ７において、算出した距離Ｌ１の値が、前記車線距離（Ｘ１ａ〜Ｘ１ｂ），（Ｘ２ａ〜Ｘ２ｂ），（Ｘ３ａ〜Ｘ３ｂ）のいずれの範囲にも属していないと判断した場合（ステップＳ７においてＮｏの場合）、判定部２６は、算出した距離Ｌ１の左右両側の車線番号を抽出し、これら車線番号の両車線が走行車線であると判定する（ステップＳ９）。
例えば、図３を参考に説明すると、算出した距離Ｌ１が、第２車線の車線距離（Ｘ２ａ〜Ｘ２ｂ）よりも大きく、第３車線の車線距離（Ｘ３ａ〜Ｘ３ｂ）よりも小さい場合、判定部２６は、第２車線である車線番号Ｒ２と第３車線である車線番号Ｒ３とを抽出する。これにより、第２車線と第３車線との間に跨った位置において、車載機１１は赤外線を受光したことを判定することができる。この判定は、車載機１１を搭載している車両Ｃが、仕切られた車線（Ｒ２又はＲ３）をはみ出して走行していることを判別していることとなる。つまり、車線区分を仕切るラインに跨って走行していることを判別していることとなる。

そして、判別部２６が判別した走行車線に応じて、当該走行車線についての情報を、前記ディスプレイ２３（図１参照）とスピーカ装置２４との少なくとも一方が出力し、搭乗席のドライバに報知する（ステップＳ１１）。例えばスピーカ装置２４から、現在第２車線と第３車線との間を走行している旨の音声が出力される。
このように、ドライバに対して走行車線についての情報、すなわち、仕切られた車線（Ｒ２又はＲ３）をはみ出して走行していることを報知することができ、ドライバに対して注意を喚起することができる。

また、判別部２６が走行車線を判別すると、車載コンピュータ１３の機能部としての支援制御部３０（図１参照）がこの判別結果を用いて車両Ｃの運転支援制御を行ってもよい。例えば、判別部２６が、中央の第２車線Ｒ２内に沿って走行していることを判別した場合であって、この先の交差点において右折が必要な場合、支援制御部３０は、前記ステアリング装置２０に対して動作信号を与え、自動的に車両Ｃを右側の第３車線Ｒ３へ車線変更させることができる。
また、判別部２６が、仕切られた車線（Ｒ２又はＲ３）をはみ出して走行していることを判別した場合、支援制御部３０は、前記ステアリング装置２０に対して動作信号を与え、自動的に車両Ｃを第２車線Ｒ２又は第３車線Ｒ３内に沿って走行させるように走行方向を変更させることができる。

〔投受光ユニット１２の受光素子の構造（実施例２）〕
図８は、投受光ユニット１２が備えている受光素子の概略構造を示す説明図であり、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は進行方向の前方に向かって見た図である。
この投受光ユニット１２は図４の実施の形態と同様に、ビーコンヘッド２ａから発せられる赤外線を受光する第一と第二の二つの受光素子７ａ，７ｂを有している。二つの受光素子７ａ，７ｂは、ビーコンヘッド２ａからの赤外線の入射角度に応じて相互間で検出レベルに差が生じ得るように配置された構造となっている。

この構造について具体的に説明すると、二つの受光素子７ａ，７ｂの間に遮蔽部材６が立設されており、この遮蔽部材６はこれら受光素子７ａ，７ｂのいずれか一方に対してビーコンヘッド２ａから発せられた赤外線を遮ることができる（図９参照）。遮蔽部材６は矩形の板部材であり、鉛直起立状態、すなわち、路面に対して垂直な状態で設けられる。

二つの受光素子７ａ，７ｂは同じ矩形であり、また、両者は同一面上に設置され、それぞれの受光面ｍ，ｎが上方向きにある。これら受光素子７ａ，７ｂは遮蔽部材６を車幅方向の左右から挟むように設置されている。なお、遮蔽部材６の下端と両受光素子７ａ，７ｂの側端とは隙間がない状態にある。そして、第一の受光素子７ａが車幅方向の左側、第二の受光素子７ｂが右側となるように、二つの受光素子７ａ，７ｂは車幅方向に並んで配設されている。そして、第一の受光素子７ａの受光面ｍの右端と第二の受光素子７ｂの受光面ｎの左端とが、遮蔽部材６の下端部を挟んで隣接している。

そして、この投受光ユニット１２の両受光素子７ａ，７ｂは、車両Ｃの例えばダッシュボード上に設置され、道路Ｒの路面に対して規定の角度となる姿勢で取り付けられる。図８の両受光素子７ａ，７ｂは路面と平行となる姿勢、すなわち、第一の受光素子７ａの受光面ｍと第二の受光素子７ｂの受光面ｎとが路面と平行となるように設置されている。なお、この変形例として、二つの受光素子７ａ，７ｂを同一面上に設置する以外に、双方を水平面に対して同じ傾斜角度で設置してもよい。

図９はこれら受光素子７ａ，７ｂと遮蔽部材６とを進行方向の前方に向かって見た図である。この図に示しているように、二つの受光素子７ａ，７ｂの間に遮蔽部材６が立設されているため、道路の横断方向（車幅方向）の左方または右方から、ある入射角度θ１で入射した赤外線（図９の破線矢印）は、遮蔽部材６によって一つの受光素子７ｂの受光面ｎに対してその一部が遮断されることとなり、当該一つの受光素子７ａと他の受光素子７ｂとにおいて、実際に赤外線が受光している部分の面積（実受光面積）を相異させることができる。さらに、赤外線の入射角度θ１に応じて遮蔽される面積が変化する。

これにより、二つの受光素子７ａ，７ｂは、車幅方向の左方または右方から入射した赤外線を受光することによって、両受光素子７ａ，７ｂにおいて検出レベルに差を生じさせることができる。なお、これら受光素子７ａ，７ｂの真上から赤外線が入射した場合、遮蔽部材６は赤外線を両受光素子７ａ，７ｂに対して遮らない状態となり、両受光素子７ａ，７ｂにおける検出レベルは等しくなる。

〔実施例２の投受光ユニット１２を用いた場合の車載コンピュータ１３による処理内容〕
車載コンピュータ１３の機能部について説明する。この実施例２の場合においても、前記実施例１の場合（図６）とほぼ同様であるが、赤外線の入射角度θ１の検出方法（図６のステップＳ４）が異なる。
図６を参考に説明すると、車載機１１の投受光ユニット１２が赤外線を受光すると（ステップＳ１）、受光素子７ａ，７ｂのそれぞれはセンシング信号を出力し（ステップＳ２）、車載コンピュータ１３が、受光素子７ａ，７ｂのそれぞれからセンシング信号を受ける（ステップＳ３）。この各センシング信号の検出レベルを用いて、判別部２６は赤外線の入射角度θ１の値を検出する（ステップＳ４）。

図９において、第一の受光素子７ａによる検出レベルの値を「ａ」とし、第二の受光素子７ｂによる検出レベルの値を「ｂ」とし、受光素子７ａ，７ｂの受光面ｍ，ｎにおける車幅方向の長さを「Ｗ」とし、遮蔽部材６の高さを「ｈ」とした場合、これら値と、赤外線の入射角度θ１との関係は以下の式（４）で表される。なお、遮蔽部材６と受光素子７ａ，７ｂとの進行方向の長さは同一である。

この関係式により入射角度（検出角度）θ１は以下の式（５）で表される。

この式（５）において、受光面ｍ，ｎにおける車幅方向の長さＷと、遮蔽部材６の高さｈとは、この投受光ユニット１２を構成する際に定められている既定値であり、この値は車載コンピュータ１３の記憶装置（図示せず）に予め記憶されている。そして、検出レベルの値「ａ」「ｂ」は計測値である。したがって、判別部２６は、遮蔽部材６及び受光素子７ａ，７ｂ（受光面ｍ，ｎ）の形状（大きさ）と、計測した受光素子７ａ，７ｂにおける検出レベルの値とに基づいて、ビーコンヘッド２ａの投受光器２１からの赤外線を投受光ユニット１２が受光した位置における当該ビーコンヘッド２ａからの赤外線の入射角度θ１を検出し、検出角度を得ることができる。

また、判別部２６は、検出レベルの値「ａ」「ｂ」の大小を判定することにより、車幅方向のうちどちらから赤外線が入射したかについての判別をすることができる。これは、車幅方向の左側にある第一の受光素子７ａ側の検出レベル「ａ」が大きい場合、つまり、第二の受光素子７ｂ側において赤外線が遮られている場合、判別部２６は、第一の受光素子７ａ側の斜め上方から赤外線が到来していると判断することができ、この判断から、投受光ユニット１２がビーコンヘッド２ａの直下位置よりも右側で赤外線を受光したことの判定が可能となる。
逆に、車幅方向の右側にある第二の受光素子７ｂ側の検出レベル「ｂ」が大きい場合、つまり、第一の受光素子７ａ側において赤外線が遮られている場合、判別部２６は、第二の受光素子７ｂ側の斜め上方から赤外線が到来していると判断することができ、さらにこの判断から、投受光ユニット１２がビーコンヘッド２ａの直下位置よりも左側で赤外線を受光したことの判定が可能となる。
さらに、両検出レベルが等しい時、判別部２６は、投受光ユニット１２の直上から赤外線を受光していると判断することができる。この場合、判別部２６は、投受光ユニット１２がビーコンヘッド２ａの直下位置に存在している状態で赤外線を受光したことの判定が可能となる。

図８と図９に示した投受光ユニット１２の変形例として、図示しないが、遮蔽部材を路面に対して所定の傾斜角度で傾斜した状態で立設させた構造としてもよい。この場合、判別部２６は、この遮蔽部材の傾斜角度（受光面との成す傾斜角度）、遮蔽部材及び受光素子７ａ，７ｂ（受光面ｍ，ｎ）の形状（大きさ）、及び、受光素子７ａ，７ｂにおける検出レベルの値を用いることによって、投受光ユニット１２がビーコンヘッド２ａからの赤外線を受光した位置における、当該ビーコンヘッド２ａからの赤外線の入射角度θ１を検出することができる。

そして、判別部２６は、図６のステップＳ４において検出した検出角度θ１に基づいて、実施例１の場合と同様の方法（ステップＳ５〜ステップＳ１１）により、赤外線を受光した位置として、走行している走行車線を判別する。なお、この方法は実施例１の場合と同様であるため、その説明を省略する。

以上、各実施形態の路車間通信システムによって行われる車線判別方法は、複数（図２と図３とでは三つ）の車線Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３を有している道路Ｒに設けられた光ビーコン２の投受光器２１から放射状に発せられる赤外線を、車載機１１において実施例１（図４）又は実施例２（図８）の一対の受光素子７ａ，７ｂが受信し、車載機１１において、判別部２６が、各受光素子７ａ，７ｂの検出レベルを用いて、前記赤外線を受光した位置における当該赤外線の入射角度θ１を検出する。そして、判別部２６は、検出した検出角度θ１に基づいて、走行している走行車線を判別する。

このように、車載機１１の一対の受光素子７ａ，７ｂは、光ビーコン２の投受光器２１から発せられた赤外線の入射角度θ１に応じて相互の間で検出レベルに差が生じ得るように設けられているため、受光素子７ａ，７ｂのそれぞれが赤外線を受光することにより、判別部２６は、各受光素子７ａ，７ｂの検出レベルに基づいて赤外線を受光した位置における当該赤外線の入射角度θ１を検出することができる。

そして、投受光器２１から放射状に発せられ受光素子７ａ，７ｂが受光する赤外線の入射角度θ１は、その受光位置、すなわち走行車線に応じて異なるため、判別部２６は入射角度θに基づいて赤外線を受光した位置として、走行車線を判別することができる。
これにより、この車載機１１を搭載した車両Ｃが、仕切られた車線内に沿って走行していることや、仕切られた車線をはみ出して走行していることの判別が可能となる。そして、走行車線についての情報を、ドライバに注意として喚起したり、運転支援制御に利用したりできる。

また、図２と図３との実施形態によれば、三つの車線Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３に跨って一つの通信領域Ａが設定されているので、隣りの車線にはみ出して走行している車両Ｃの車載機１１が、そのはみ出している車線の位置で赤外線を受光することにより、その位置（前記距離Ｌ１）を算出することができる。このため、車両Ｃが車線をはみ出して走行していることの判別を容易に行うことができる。さらに、一つの投受光器２１による通信領域Ａが複数の車線に対応しているので、車線ごとに投受光器を配設する必要がなく、投受光器２１は少なくて済む（１台で済む）。

図１０は、光ビーコン２の他の実施形態を示す平面図である。図１０に示しているように、光ビーコン２の通信領域を道路の横断方向に分割してもよい。図１０では車線Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３のそれぞれに一つの通信領域（Ａ１，Ａ２，Ａ３）が形成されるように、ビーコンヘッド２ａは設定されている。また、分割した通信領域Ａ１，Ａ２，Ａ３を互いに重なるように設定してもよく、重ならないように設定してもよい。また、図１０ではビーコンヘッド２ａを路側に一つ設けた場合を示しているが、図示しないが、ビーコンヘッド２ａを車線Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３毎に設置し、車線Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３のそれぞれの真上に設置してもよい。

図１１は、光ビーコン２の別の実施形態を示す平面図である。図１１に示しているように、道路Ｒをその横断歩行に挟んで左右にビーコンヘッド２ａを設置し、左右両側から赤外線を発光してもよい。図１１では、車線Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３のそれぞれに一つの通信領域（Ａ１，Ａ２，Ａ３）が形成されるように、左右のビーコンヘッド２ａは設定されているが、図示しないが、例えば第１と第２の複数の車線Ｒ１，Ｒ２に対して一つの通信領域が設定されるように、左のビーコンヘッド２ａを設置し、残りの車線に対して一つの通信領域が設定されるように、右のビーコンヘッド２ａを設置してもよい。
このように、ビーコンヘッド２ａ（投受光器２１）は、道路の横断方向の左右どちらにあってもよく、また、両方にあってもよい。

図１２は、光ビーコン２のさらに別の実施形態を示す平面図である。この光ビーコン２による通信領域Ａは、進行方向の長さを道路Ｒの横断方向全長にわたって、図２の場合よりも短く設定している。図２では道路に対する平面視において通信領域Ａを楕円形としているが、図１２では通信領域Ａを道路Ｒの横断方向を長手方向とした略矩形としている。すなわち、道路Ｒの横断方向全長にわたって、通信領域Ａの進行方向の長さを一定値とし、狭くしている。

図２の場合では、特に第２車線Ｒ２において、ビーコンヘッド２ａの投受光器２１からの赤外線は、車載機１１の投受光ユニット１２に対して、道路Ｒの横断方向のみならず進行方向前後からも３次元的に入射する可能性がある。しかし、図１２に示しているように、通信領域Ａの進行方向の長さを狭くすることにより、投受光ユニット１２は道路Ｒの横断方向の光のみを受光しやすくなる。これにより、投受光器２１の直下位置からの道路Ｒの横断方向に沿った前記距離Ｌ１を算出する精度が高まり（図６のステップＳ５）、走行車線の判別の精度も高まる。

また、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。
前記実施形態では、走行車線を判別するために、光ビーコン２及び車載機１１を利用する場合を説明したが、前記光ビーコン２及び車載機１１を、走行車線の判別のための専用のものとする以外に、両者間で交通情報等の各種情報についての通信も行う兼用のものとしてもよい。すなわち、光ビーコン２からのダウンリンク情報に様々な情報を含ませ、車載機１１がこれを受信するようにしてもよい。

本発明の路車間通信システムの全体構成の概略を示すブロック図である。 光ビーコンの平面図である。 光ビーコンの説明図である。 実施例１の投受光ユニットが備えている受光素子の概略構造を示す説明図であり、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は進行方向の前方に向かって見た図である。 図４の受光素子を進行方向の前方に向かって見た図である。 車載機における処理を説明するフローチャートである。 判別部による機能を説明する説明図である。 実施例２の投受光ユニットが備えている受光素子の概略構造を示す説明図であり、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は進行方向の前方に向かって見た図である。 図７の受光素子と遮蔽部材とを進行方向の前方に向かって見た図である。 光ビーコンの他の実施形態である。 光ビーコンの別の実施形態である。 光ビーコンのさらに別の実施形態である。

符号の説明

２ 光ビーコン
７ａ，７ｂ 受光素子
１１ 車載機
１２ 投受光ユニット（投光ユニット）
１３ 車載コンピュータ
２１ 投受光器（投光器）
２３ ディスプレイ（出力部）
２４ スピーカ装置（出力部）
２６ 判別部

Claims (6)

1. 複数の車線を有している道路に対して放射状に赤外線を発する投光器を有した光ビーコンと、前記道路を走行する車両に搭載する車載機と、を備え、前記車載機が前記光ビーコンと通信を行い走行している走行車線を判別する路車間通信システムであって、
   前記車載機は、
   前記投光器からの赤外線を受光する受光素子を複数有し、これら受光素子が前記赤外線の入射角度に応じて相互の間で検出レベルに差が生じ得るように設けられている受光ユニットと、
   前記各受光素子の検出レベルを用いて前記入射角度を検出し検出角度を得るともに、この検出角度に基づいて前記走行車線を判別する判別部と、
   を備えたことを特徴とする路車間通信システム。
2. 前記判別部は、前記検出角度並びに前記受光素子及び前記投光器の高さ情報に基づいて前記投光器からの道路の横断方向に沿った距離を算出し、この距離、及び、前記投光器から各車線までの道路の横断方向に沿った距離と各車線番号とを対応付けた車線情報に基づいて、前記走行車線を判別する請求項１に記載の路車間通信システム。
3. 前記車載機は、前記判別部が判別した走行車線についての情報を報知する出力部を備えている請求項１又は２に記載の路車間通信システム。
4. 複数の車線を有している道路に設けられた光ビーコンの投光器から放射状に発せられる赤外線を、車載機において当該赤外線の入射角度に応じて相互の間で検出レベルに差が生じ得るように複数設けられている受光素子が受信し、
   前記車載機において、前記各受光素子の検出レベルを用いて前記入射角度を検出し、この検出角度に基づいて、走行している走行車線を判別することを特徴とする車線判別方法。
5. 複数の車線を有している道路に設けられた光ビーコンの投光器から放射状に発せられる赤外線に基づいて、走行している走行車線を判別する車載機であって、
   前記投光器からの赤外線を受光する受光素子を複数有し、これら受光素子が前記赤外線の入射角度に応じて相互の間で検出レベルに差が生じ得るように設けられている受光ユニットと、
   前記各受光素子の検出レベルを用いて前記入射角度を検出し検出角度を得るとともに、この検出角度に基づいて前記走行車線を判別する判別部と、
   を備えたことを特徴とする車載機。
6. 複数の車線を有している道路に対して赤外線を放射状に発する投光器を有し、
   車載機において、前記投光器から発せられる赤外線を、当該赤外線の入射角度に応じて相互の間で検出レベルに差が生じ得るように複数設けられている受光素子を利用して受信させ、前記各受光素子の検出レベルに基づいて前記入射角度及び前記投光器との相対位置を検出させ、走行している走行車線を判別させるために、当該車載機との間で通信を行う光ビーコンであって、
   前記投光器は、前記受光素子が前記赤外線を受光する位置と当該投光器との相対位置と、各車線とを対応付けた車線情報を、前記車載機に対して送信するものであることを特徴とする光ビーコン。

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