JP2009020680A - 車載光ビーコン装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光ビーコン領域に複数台の車両が存在する場合のアップリンクの衝突を回避し、ダウンリンク情報を確実に取得できるようにする。
【解決手段】車載ビーコン１は路上ビーコン４からダウンリンクされるダウンリンク情報を受信し保存する。領域進入検知部１２はダウンリンクを受信して光ビーコン領域へ進入したことを検知する。車両ＩＤ判別部１３は、光ビーコン領域への自車両進入が検知された時に、ダウンリンクの受信を継続しつつ、ダウンリンク情報内の他車両の車両ＩＤの有無を判断する。情報記憶部１４は車両ＩＤ判別部１３でダウンリンク情報内に他車両の車両ＩＤを検知した場合に、他車両向けダウンリンク情報を最終フレームまで保存する。最終フレームの受信完了までアップリンク開始を待つため、ウェイト期間設定部１７を設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、車載光ビーコン装置に関し、特に、同一の光ビーコン領域内に存在する複数の車両からのアップリンク同士が衝突して通信エラーを生じるのを防止するのに好適な車載光ビーコン装置に関する。

路上に設置された光ビーコンを用いて車載のナビゲーション装置に渋滞情報や交通規制情報を送信するＶＩＣＳ（車両情報通信システム）サービスが知られている。近年は、警察庁が推進しているＤＳＳＳ（安全運転支援システム）にも光ビーコン装置の適用が検討されている。

光ビーコン装置は路上に設置された光ビーコン装置と車載光ビーコン装置との間で光による双方向通信によってデータのやり取りを行う。例えば、車載光ビーコン装置から車両識別番号（以下、「車両ＩＤ」という）を路上の光ビーコン装置に送信すると、路上の光ビーコン装置から渋滞情報等の一般情報の他に旅行時間等の付加情報が送信され、車載光ビーコン装置ではナビゲーション装置の画面等に、受信した情報を表示させることができる。

路上の光ビーコン装置からのデータ送信をダウンリンクといい、ダウンリンクに含まれる情報をダウンリンク情報という。一方、車載光ビーコン装置から路上の光ビーコン装置へのデータ送信をアップリンクという。なお、渋滞情報等の一般情報はアップリンクの有無にかかわらずダウンリンクにより送信される。

アップリンクのサイクルを変更したり、アップリンク時間の短縮により車載光ビーコン装置の負担を軽減して発光部の寿命を延長させるＶＩＣＳ車載光ビーコン装置が、特許第３１５０６４４号公報に記載されている。具体的には、間欠的に行われるアップリンクの間隔を、最初は密に、そして時間を経る毎に次第に長くして発光部の負担を軽くしている。このような間隔を変えたアップリンクにより車両が光ビーコン領域（ダウンリンク情報を受信可能な領域）に高速で進入しても、低速で進入しても路上の光ビーコン装置で確実に受信が可能となるようにしている。また、光ビーコン領域への進入速度に応じてアップリンクまでのウェイト期間、アップリンクのサイクル数、およびアップリンクの間隔のうちいずれか一つを制御している。また、アップリンク情報のデータ長に応じてアップリンクの回数や間隔を変更することも行われている。
特許第３１５０６４４号公報

従来の光ビーコンを用いたＶＩＣＳは、四輪車のみを対象としたシステムであり、二輪車を含むすべての車両を対象としたシステムへの応用が検討される中で課題が顕在化してきた。まず、同一の光ビーコン領域内に複数の車両が存在する場合、各車両からのアップリンクタイミングが重なることにより、アップリンクのデータ同士が衝突して通信エラーを生じることがある。これは、光ビーコンがデジタル信号変復調方式であるＡＳＫ（振幅偏移変調方式）を採用していることが原因の一つである。ＡＳＫではデジタルデータを光の強弱に変化（変調）させて伝送するので、信号が複数重ね合わされると、重なったデータがいずれも壊れてしまい、受信側ではどの送信信号も復調できなくなるからである。

また、単一の光ビーコン領域に複数車両が同時に存在することを想定していないことも課題である。図１０は、アップリンク領域に複数台の二輪車が同時に存在している例を示す図である。同図において、路上に設置された光ビーコンの領域１００は車線幅方向および長さ方向のいずれもが３．５ｍに設定されていて、この領域内では路上光ビーコン装置からダウンリンクされる情報を車載光ビーコン装置１０１で受信できる。一方、アップリンク領域１０２は前記領域１００のうち車線上流側の一部に長さ１．６ｍの範囲で設定されている。図示のように、二輪車が集団走行している場合や交差点等で並んで待機している場合に３．５ｍの車線幅方向に設定された長さ１．６ｍの範囲に２台の二輪車１０３、１０４が存在することが往々にしてある。

また、複数の車載光ビーコン装置間で生じるアップリンクの衝突を回避することができないという課題がある。光ビーコンは指向性が強いため、すぐ隣を並走中の他車がアップリンク中であることを検知できない。したがって、有線ＬＡＮや無線ＬＡＮ等のネットワークでは一般的な、信号検知による衝突回避手法であるＣＳＭＡ／ＣＤやＣＳＭＡ／ＣＡ等を採用できない。

さらに、アップリンクのデータ衝突による通信エラーが生じたためにアップリンクに対応したダウンリンクを受信できなかった各車両がデータの再送動作を行って、アップリンクに成功したとしても、ダウンリンクデータを受信しないうちに光ビーコン領域を車両が通り過ぎてしまうことが起こり得る。

本発明の目的は、上記課題を解消し、アップリンクの衝突を回避し、かつダウンリンク情報の取得漏れを低減することができる車載光ビーコン装置を提供することにある。

上記課題を解決するための本発明は、路上光ビーコン装置からのダウンリンクに応答して自車両の車両ＩＤを含むアップリンクを行い、該アップリンクに応じてダウンリンクされるダウンリンク情報を受信し、保存する車載光ビーコン装置において、光ビーコン領域への進入を検知したら、その時点で行われているダウンリンクの受信を継続しつつ、ダウンリンク情報内に他車両の車両ＩＤが検知された場合には、該ダウンリンク情報の最終フレームまで受信し、保存するとともに、前記最終フレームの受信完了までアップリンク開始を待つように構成された点に第１の特徴がある。

また、本発明は、前記他車両の車両ＩＤが検知されたダウンリンク情報の最終フレームを受信完了したとき、または受信したダウンリンク情報内に他車両の車両ＩＤを検出しなかったときにランダムな長さのウェイト期間を設定し、該ウェイト期間中は継続して前記アップリンク開始を待つとともに、ダウンリンク情報の受信および保存を継続するように構成した点に第２の特徴がある。

また、本発明は、前記ウェイト期間中に他車両の車両ＩＤが検知されなかった場合は、ウェイト期間が終了した時点でアップリンクを開始するように構成された点に第３の特徴がある。

また、本発明は、前記ウェイト期間中に受信したダウンリンク情報内に他車両の車両ＩＤを検知したときにもダウンリンク情報の最終フレームまでの受信および保存を実行するように構成された点に第４の特徴がある。

また、本発明は、自車両向けダウンリンク情報の受信が途切れた場合は、受信が途切れるまでに受信して保存されている自車両向けのダウンリンク情報と、前記保存されている他車両向けのダウンリンク情報とを比較して、自車両向けダウンリンク情報のうち、途切れて受信できなかった部分を、前記保存されている他車両向けダウンリンク情報で補完可能かどうかを判定するように構成された点に第５の特徴がある。

また、本発明は、前記ウェイト期間が、ダウンリンク情報の最小送信時間以上であり、かつダウンリンク情報の最大送信時間の２倍未満である点に第６の特徴がある。

さらに、本発明は、前記ウェイト期間が、車載光ビーコン装置が搭載された車両の速度に応じて車速が低いほど最大長さを延長できるように長さが可変である点に第７の特徴がある。

上記第１〜６の特徴を有する発明によれば、光ビーコン領域に複数の車両が存在した場合、後から光ビーコン領域に進入した車両は、アップリンクを待ち、先行車両向けのダウンリンク情報を傍受する。したがって、複数の車両が光ビーコン領域に存在してもアップリンク同士が衝突するのを回避することができる。

第２の特徴を有する本発明によれば、ほぼ同時に光ビーコン領域に進入した他車とのアップリンクの衝突可能性を低減することができる。

第３の特徴を有する本発明によれば、他車が光ビーコン領域にいないと判断した場合は早期にアップリンクを開始できるので、アップリンクの衝突を回避しつつ、自車が光ビーコン領域を通過するまでの時間を有効に活用できる。

第４の特徴によれば、他車両に向けたダウンリンク情報を活用することができる。

第５の特徴によれば、光ビーコン領域通過中に自車のダウンリンク情報を受信しきれなかった場合でも、受信しきれなかった部分を他車へのダウンリンク情報で補完することができるので、車速が大きい場合でも確実にダウンリンク情報を取得することができる。

第６、７の特徴によれば、アップリンクの衝突を回避しつつ、車速が大きい場合でも、ウェイト期間中に自車が光ビーコン領域を通過することがないようにできる。

以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。図２は本発明の一実施形態に係る車載光ビーコン装置（以下、「車載ビーコン」という）のシステム構成図である。車載ビーコン１は、道路上に設置された光ビーコン装置（以下、「路上ビーコン」という）４へ赤外線による光ビーコン信号を送信（アップリンク）する発光器２と、路上ビーコンから送信（ダウンリンク）される赤外線の光ビーコン信号を受光する受光器３とを備える。発光器２は発光ダイオードからなり、受光器３はフォトセンサからなり、両者は車載光ビーコン装置のビーコンヘッド５を構成する。ビーコンヘッド５は、例えば自動二輪車の前部に配置されるメータに設置される。

車載ビーコン１は、さらに発光器２を駆動する発光ドライバ６、受光器３で受けた光ビーコン信号を増幅・復調する受信アンプ７、および送受信信号の変調処理をする信号処理部８を備える。信号処理部８は、ＣＰＵからなる制御部９からの送信データを符号化したり、受信アンプ７からの受信信号を復号化したりする機能を有する。また、所定フォーマットの光ビーコン信号を受信したとき、制御部９へ受信データを送信する。制御部９は送受信データの制御、演算等を行うとともに、信号処理部８より入力されたデータを表示データに処理して車載の表示装置１０へ出力する。表示装置１０は、ナビゲーション装置やＥＴＣ装置の表示画面やインジケータまたはパイロットランプ等である。自動二輪車の場合は大型の画面は装着することが容易ではないので、インジケータやパイロットランプまたは音声読み上げ装置等を表示装置又は、その代替えとするのが好ましい。

上記構成の車載ビーコン１は、光ビーコン領域内で路上ビーコン４から常時実行されるダウンリンクから渋滞情報等の一般情報を取得できる。さらに、車両ＩＤを含むアップリンク情報を路上ビーコン４にアップリンクし、このアップリンクに応答して路上ビーコン４からダウンリンクされる目的地までの旅行時間等の付加情報を取得することもできる。

路上ビーコン４からのダウンリンクと車載ビーコン１からのアップリンクについて説明する。一般情報はアップリンクの有無にかかわらず繰り返しダウンリンクされる。ダウンリンク情報は１〜８０フレームの可変長データで構成され、１フレームは１２３バイトである。つまりダウンリンク情報の最小長さは１フレーム、最大長さは８０フレームと定められている（社団法人新交通管理システム協会「ＵＴＭＳ」の規格による）。ダウンリンク情報のフレーム数はそのときの共通情報の登録状況やアップリンクの有無で変動する。

ダウンリンク情報のデータ伝送速度は１０２４ｋｂｉｔ／秒であるので、時速４０ｋｍから６０ｋｍで走行している車両へのダウンリンクは最大３２８回、最小２．７回である。したがって、平均的なダウンリンク情報が４０フレームからなると仮定した場合、車載ビーコン１はダウンリンク領域の長さ３．５ｍ以内で５回から８回のダウンリンクを受信できる。

車両が光ビーコン領域に進入して車載ビーコン１がダウンリンクを受信すると、車載ビーコン１はアップリンクを開始する。アップリンクとダウンリンクは双方向全二重通信で行われる。アップリンク情報のデータヘッダには、車両の識別符号（車両ＩＤ）が含まれる。車両が光ビーコン領域に進入したことは、ダウンリンク情報の１フレームないし所定の数フレームを検出したことによって認識される。なお、ダウンリンクの受信を開始し、確実にアップリンクできる領域にビーコンヘッド５が入るまでのウェイト期間を設定し、このウェイト期間の経過後、アップリンクを開始するようにしてもよい（特許文献１参照）。

アップリンク情報は１〜４フレームの可変長データで構成され、１フレームのデータ量は最小２５バイト、最大７４バイトである。アップリンクのデータ伝送速度は６４ｋｂｉｔ／秒であるから、アップリンク全体の送信所要時間は最短（１フレーム２５バイトのデータを１フレーム送信時）で３ミリ秒、最長（１フレーム７４バイトのデータを４フレーム送信時）で３７ミリ秒である。したがって、長さ１．６ｍのアップリンク領域を、時速４０ｋｍから６０ｋｍで走行中の車両からのアップリンクは、最大４８回、最小２．７回であり、平均的なアップリンク情報を７４バイト２フレームと仮定するとアップリンク領域で５〜７回のアップリンクを行うことができる。

路上ビーコン４は、一般情報をダウンリンクするとともに、車両からのアップリンクを検出したときは、車両ＩＤとともに付加情報を車両に対してダウンリンクする。アップリンク検出から付加情報を含むダウンリンクまでは情報の内容変更のための変更時間が設けられる。車載ビーコン１は、ダウンリンク情報に含まれた車両ＩＤを検出することによって、自車のアップリンクが路上ビーコン４で受信されたことを確認することができる。車載ビーコン１はダウンリンクを受信しなくなるまでアップリンクを継続してもよいし、自車両向け付加情報の受信に応答してアップリンクを停止してもよい。

ダウンリンクは、最後のアップリンク受信後から所定時間（２５０ミリ秒）以内に、車両ＩＤを伴った付加情報から一般情報へと戻る。車両ＩＤに対応する車両がアップリンク領域を通過完了した場合や、何らかの理由で該車両がアップリンクを停止した場合を想定しているからである。

図３は、光ビーコン領域に車両が１台のみ存在する場合の、従来のシステムに係る光ビーコンによるデータ送受信タイミングの例を示すタイミングチャートである。図３において、路上ビーコン４は、中央装置、例えばＶＩＣＳセンタを含む交通管制センタからの一般情報を繰り返しダウンリンクしている。そして、車両Ａの車載ビーコン１がダウンリンク領域内に進入すると、車両Ａの車載ビーコン１は路上ビーコン４からの一般情報のダウンリンクに応答してタイミングｔ０でアップリンクを開始する。車両Ａからのアップリンクが受信されると路上ビーコン４は一般情報のダウンリンクを停止する。図３の例では第３フレームを送信した時点で一般情報のダウンリンクを停止している。

この例では、３フレームからなるアップリンク情報が送出されている。アップリンクも繰り返し行われるが、路上ビーコン４はアップリンク情報の最終フレーム（第３フレーム）を受信した時点（ｔ１）から所定のダウンリンク変更時間Ｔｃを計数し始め、このダウンリンク変更時間Ｔｃが経過した時点（ｔ２）で車両Ａに向けた付加情報のダウンリンクを開始する。

車載ビーコン１を備えた車両がダウンリンク領域内を進行中、該車載光ビーコン１はこの付加情報のダウンリンク情報を受信可能である。車両Ａからのアップリンクは、ダウンリンク領域内に車載ビーコン１が存在する間継続されるが、車載ビーコン１がアップリンク領域を通過してしまえば、路上ビーコン４でそのアップリンクは受信されない。図３では、タイミングｔ３で車両Ａはアップリンク領域を通過してしまっているので、路上ビーコン４は２回目のアップリンクを第２フレームまで受信できるが、それ以後は、車両Ａかｒのアップリンクを受信できない。

付加情報を伴うダウンリンクはアップリンクを最後に受信した後、所定時間（２５０ミリ秒）以内に一般情報のみのダウンリンクに戻る。この例では８フレームからなる車両Ａ向けの付加情報を２回分と３回目の付加情報の第２フレーム目までを受信した時点（ｔ４）で車両Ａはダウンリンク領域を通過してしまっているので、この時点で車両Ａはこの光ビーコン領域でのダウンリンクを受信できなくなる。

一つの光ビーコン領域（ダウンリンク領域）に１台の車両が存在する場合には、図３に示したように、ダウンリンクおよびアップリンクは支障なく行え、車両Ａは付加情報を取得することができる。しかし、複数台の車両が同時期に光ビーコン領域に存在した場合には次に述べるような支障がある。

図４は、光ビーコン領域に車両が２台存在する場合の光ビーコンによるデータ送受信タイミングの従来例を示すタイミングチャートである。２台の車両Ａ、Ｂが前後してアップリンク領域に進入した例である。図４において、車両Ａがダウンリンクを受信してアップリンクを開始し、車両Ａからのアップリンクを受信後、ダウンリンク変更時間Ｔｃを経て、路上ビーコン４が付加情報を車両Ａに向けてダウンリンクするまでのタイミングｔ０からｔ２までの動作は、図３に示した第１例と同じである。

しかし、この第２例では付加情報を伴うダウンリンクが完了するまでに（図４の例では６フレーム目を受信中に）、タイミングｔ５で車両Ｂがアップリンク領域に進入してくると、車両Ｂは車両Ａに対するダウンリンクを受信開始できるので、これによって車両Ｂがアップリンクを開始する。そして、路上ビーコン４はこの車両Ｂからのアップリンクを受信すると車両Ａ向けのダウンリンクを中止し、車両Ｂからのアップリンクを受信完了すると（ｔ６）、ダウンリンク変更時間Ｔｃを経て、タイミングｔ７で車両Ａ向けの付加情報から車両Ｂ向けの付加情報に切り替えて、この付加情報のダウンリンクを開始する。

この場合、車両Ａは付加情報を含んでいるダウンリンク情報全体を復元することができず、車両Ｂのみが付加情報を含んでいるダウンリンク情報全体を復元できるという不都合が生じることになる。これは２台の車両に限らず、複数台の車両が隊列をなして走行している場合に、最後尾の車両だけが付加情報を伴うダウンリンク情報を復元できることを意味する。

この不都合は、以下に説明する本実施形態の手法で解消することができる。図５は本発明の実施形態に係る光ビーコンによるデータ送受信タイミングの例を示すタイミングチャートであり、図６、図７、図８はデータ送受信の処理を示すフローチャートである。図５に示すタイミングで車両Ａと車両Ｂとが進行している場合の動作を図６〜図８を併せて参照しつつ説明する。図６において、車両Ａおよび車両Ｂは、光ビーコン領域に進入すると、ステップＳ１で車載ビーコン１がダウンリンクを受信し、ダウンリンク情報のフレームヘッダを調べて新規な情報か否かを判断する。新規な情報でなければ終了し、新規な情報であればステップＳ２に進んでビーコン送受信ルーチンに入る。

図５において、車両Ａがタイミングｔａ０でダウンリンクを受信開始し、車両Ｂがタイミングｔｂ０でダウンリンクを受信開始する。したがって、図７のビーコン送受信ルーチンでは、車両Ａに関して図５のタイミングｔａ０から始まる処理、車両Ｂに関しては図５のタイミングｔｂ０から始まる処理が行われる。タイミングｔａ０、ｔｂ０は、車両Ａ、車両Ｂの車載ビーコン１がそれぞれダウンリンク領域に進入したタイミングである。

図７のステップＳ３において、受信したダウンリンク情報のフレームヘッダを識別して他車両の車両ＩＤが含まれているか否かを判別する。車両Ａでは車両Ａの車両ＩＤ以外の車両ＩＤの有無を判別し、車両Ｂでは車両Ｂの車両ＩＤ以外の車両ＩＤの有無を判別する。他車両の車両ＩＤが検出されたならば、ステップＳ４に進む。

ステップＳ４では、他車両の車両ＩＤが含まれているダウンリンクを傍受し、ダウンリンク情報を保存する。図５の例では、車両Ｂがタイミングｔｂ０でダウンリンク領域内に進入した時に車両Ａ向けのダウンリンクを傍受できるので、傍受した車両Ａ向けのダウンリンク情報を受信し、保存する。

ステップＳ５では、ダウンリンク情報を最終フレームまで受信し終わったか否かを判断する。ここでは、ステップＳ３で他車両の車両ＩＤを検出したと判断した後の処理なので、他車向けのダウンリンク情報を最終フレームまで受信（つまり傍受）し終わったか否か判断することになる。図５の例では、車両Ｂが車両Ａ向け付加情報を最終フレームまで傍受し終わったか否かを判断する。最終フレームまでダウンリンク情報を傍受し終わるまでは、ステップＳ６でダウンリンク情報の受信が２５０ミリ秒以上途切れているか否かを判断する。ステップＳ６が否定である間は、最終フレームを受信し終わるまでステップＳ４〜Ｓ６を繰り返す。ステップＳ６が肯定となったときは、ステップＳ６からステップＳ７に進んでアップリンクを終了し、ステップＳ１９（図８）に進む。

最終フレームまで傍受を完了した場合、またはヘッダフレームに他車両の車両ＩＤが含まれていない場合（ステップＳ３否定）は、ステップＳ８に進む。図５の例では、車両Ａは光ビーコン領域に進入した時（タイミングｔａ０）、他車両が該光ビーコン領域に存在しないので他車両の車両ＩＤをダウンリンクによって検出することはない。したがって、車両Ａに関しては、図７のステップＳ３からステップＳ４〜Ｓ７をスキップしてステップＳ８に進む。車両Ｂでは、タイミングｔｂ１で車両Ａ向けの付加情報の最終フレームを受信（傍受）し終わる。

ステップＳ８では、車両Ａおよび車両Ｂがそれぞれウェイト期間(Twait_a1、Twait_a2）を発生させる。ウェイト期間はそれぞれランダムな長さに設定される。ウェイト期間をランダムな長さに設定することにより、車両Ａおよび車両Ｂが光ビーコン領域にほぼ同時に進入した際に両者のアップリンクの衝突可能性を低減することができる。車両Ａおよび車両Ｂがほぼ同時に進入した際の例は図９に関して後述する。

ランダムなウェイト期間は、ダウンリンク情報の最小データ長（１フレーム）の送信時間に相当する時間以上で、かつ最大データ長（８０フレーム）の送信時間に相当する時間の２倍未満とするのがよい。アップリンクの衝突は１フレーム分以上待機させればよいからである。また、ウェイト期間が長すぎると、アップリンク可能な光ビーコン領域域を車両が通過してしまうので、最大データ長の送信時間に相当する時間の２倍未満としている。

なお、低車速の場合は、車速に反比例させてダウンリンク情報の最大データ長の送信時間の２倍以上にウェイト期間を延長するようにしてもよい。これにより、車速が低い場合に光ビーコン領域通過時間が長くなることを利用できるので、並走する車両同士でアップリンクが衝突する可能性を低減することがきる。

ステップＳ９では、ダウンリンクの監視を続ける。ステップＳ１０では、ウェイト期間中にダウンリンク情報のフレームヘッダに新たな他車の車両ＩＤが検出されたか否かを判断する。後述するように、車両Ａおよび車両Ｂがほぼ同時に光ビーコン領域に進入した場合に、一方の車両のウェイト期間内で他方の車両ＩＤが検出される。図５の例ではウェイト期間内に他車両の車両ＩＤは検出しない。

新たな他車両の車両ＩＤが検出された場合は、ステップＳ４に進んで新たな他車向けのダウンリンク情報の傍受を行う。新たな他車の車両ＩＤが検出されなかったら、ステップＳ１１に進んでウェイト期間が終了したか否かを判断する。車両Ａでは図５のタイミングｔａ１でウェイト期間が終了するし、車両Ｂに関してはタイミングｔｂ２でウェイト期間が終了する。ウェイト期間が終了したならば、ステップＳ１２に進んでアップリンクを開始する。図５では、タイミングｔａ１、ｔｂ２でそれぞれアップリンクを開始する。

ステップＳ１３では、ダウンリンク情報のフレームヘッダに自車両の車両ＩＤが含まれているか否かを判断する。フレームヘッダに自車両の車両ＩＤが含まれていた場合は、ステップＳ１４に進んでアップリンクを終了してステップＳ１５（図８）に進む。車両Ａではタイミングｔａ２で自車向けのダウンリンクを検出し、そこで新たなフレームのアップリンク行っていない。つまり第２回目のアップリンクの第１フレームだけを送信してアップリンクを終了している。車両Ｂに関してはタイミングｔｂ３で自車向けの付加情報をダウンリンクされるので、その後のアップリンクを終了している。

フレームヘッダに自車両の車両ＩＤが含まれていなかった場合は、上述のように、ステップＳ４に進んでダウンリンクを傍受し、ダウンリンク情報つまり他車両向けの付加情報を保存する。

ステップＳ１６では、ダウンリンクを受信終了したか否かが判断される。ダウンリンク領域を車両が通過したならば、ダウンリンクの受信はできなくなり、ステップＳ１６は肯定となる。ステップＳ１７では自車両向けダウンリンク情報の最終フレームを受信完了したか否かが判断される。最終フレームを受信完了していれば、このルーチンを抜ける。

最終フレームを受信完了しなかった場合はステップＳ１８に進む。前後して共通のダウンリンク領域に進入した２台の車両（車両Ａや車両Ｂ）向けのダウンリンク情報が長くて、かつ後続車両（車両Ｂ）の速度が早い場合等に、後続車両（車両Ｂ）が該後続車両向けダウンリンク情報の最終フレームまでを受信完了できなくなるおそれがある。そこで、後続車両が受信完了できなかったダウンリンク情報を、傍受した先行車両向けのダウンリンク情報で補完できるかどうかを判断する。一例として車両Ｂが全８フレームのうち最終第８フレームを受信できなかった場合を説明する。

まず、ステップＳ１８で、自車両（車両Ａ）向けのダウンリンク情報と傍受した先行他車両（車両Ｂ）向けダウンリンク情報とのフレームを比較する。比較は、フレームヘッダに含まれる「全フレーム数」および各フレームの「フレーム番号」に基づき行う。両者の「全フレーム数」が同一であったならば、次に、受信できているダウンリンク情報のフレーム番号を比較する。

ステップＳ１９では、傍受した車両Ｂ向けダウンリンク情報で自車両Ａ向けダウンリンク情報のうち受信できなかったフレームを補完可能か否かを判断する。

図５の例では、車両Ａおよび車両Ｂの双方に向けたダウンリンク情報の「全フレーム数」はいずれも「８」であり、互いに一致する。したがって、第１段階として、補完の可能性があると判断される。次に、傍受した車両Ａ向けダウンリンク情報の第６、第７フレームに関して、自車向けつまり車両Ａ向けの第６、第７フレームと比較する。この比較は、車両ＩＤ等を含むフレームヘッダを除いた部分に関して行う。その結果、第６、第７フレームに含まれているデータが一致していれば、両車両向けのダウンリンク情報は同一であると判断できるので、車両Ｂ向けダウンリンク情報のうち、受信できなかった最終第８フレームは、傍受して保存されている車両Ａ向けダウンリンク情報の最終第８フレームで補完できる可能性があると判断される。

補完できる可能性があると判断された場合は、ステップＳ２０に進んで車両Ａ向けのダウンリンク情報の最終フレームを、車両Ｂ向けのダウンリンク情報の最終フレームで補完する。補完できる可能性がないと判断された場合は、ステップＳ２１に進んで車両Ｂは受信したダウンリンク情報（傍受したダウンリンク情報も含む）を破棄する。

上述の例では、ダウンリンク領域（光ビーコン領域）に２台の車両が前後して進入した場合である。次に、ダウンリンク領域に２台の車両（車両Ａ、車両Ｂ）が同時に進入した場合を図６〜図９を参照して説明する。

車両Ａおよび車両Ｂがダウンリンク領域に同時に進入すると、車両Ａおよび車両Ｂは同時に新規なダウンリンクの受信を開始するので、これらダウンリンクのダウンリンク情報はいずれも他車両の車両ＩＤがない一般情報である。したがって、車両Ａおよび車両Ｂの車載ビーコン１は図７のステップＳ３で否定判断となり、ステップＳ８に進んでウェイト期間Twait_a1およびTwait_b1をそれぞれ発生する。図９の例では、車両Ａおよび車両Ｂがいずれもタイミングｔｃ０でダウンリンク領域に進入して車載光ビーコン１が一般情報のダウンリンクを受信している。そして、車両Ｂは車両Ａにおけるウェイト期間Twait_a1より長いウェイト期間Twait_b1を発生している。

車両Ａはウェイト期間Twait_a1が経過するまで一般情報を継続して受信しており、他車両の車両ＩＤを受信していないので、ステップＳ３、Ｓ８〜１０を経てステップＳ１１に進み、ウェイト期間Twait_a1終了とともにステップＳ１２に進んでタイミングｔｃ１でアップリンクを開始する。

車両Ａからのアップリンクに応答して、ダウンリンク変更時間Ｔｃを経てタイミングｔｃ２でダウンリンク情報が一般情報から車両Ａ向け付加情報に切り替わる。そして、その時点で車両Ａはアップリンクを終了する。車両Ａは自車両向けのダウンリンク情報を受信し、保存する（ステップＳ１５）。

車両Ａは自車両向けのダウンリンク情報を最終フレームまでを受信するとステップＳ１６は肯定となり、ビーコン送受信ルーチンを終える。

一方、車両Ｂは、長いウェイト期間Twait_b1が経過するまでに、タイミングｔｃ２で車両Ａ向けのダウンリンクを傍受するので、そのダウンリンク情報内に他車両Ａの車両ＩＤを検出することになる。したがって、ステップＳ１０は肯定となり、ステップＳ４に進んで車両Ａ向のダウンリンク情報を傍受、保存し、その最終フレームを傍受、保存完了すると、タイミングｔｃ３で新たなウェイト期間Twait_b2を発生する。

車両Ｂはウェイト期間Twait_b2の経過中も継続して車両Ａ向けダウンリンクを受信し続けており、ウェイト期間Twait_b2が経過するとともにアップリンクを開始する（ステップＳ１２）。ところが、図９に示すように、タイミングｔｃ４で車両Ｂがアップリンクを開始した時には、車両Ｂはそのアップリンク領域を通過し終えているので、車両Ｂの車載ビーコン１からのアップリンクは路上ビーコン４で受信されない。このため、車両Ｂは車両Ａ向けのダウンリンクつまり付加情報を継続して受信するだけである。この付加情報のダウンリンクは、車両Ｂがダウンリンク領域を通過し終えるか、または最後のアップリンク受信後から所定時間（２５０ミリ秒）が経過して付加情報が一般情報に切り替わるまで継続される。

したがって、車両Ｂは自車両向けダウンリンクを全く受信することができずに光ビーコン領域を通過してしまう。そこで、車両Ｂの車載ビーコン１はダウンリンク情報の補完を車両Ａ向けのダウンリンク情報のみによって行う。車両Ａ向けの付加情報を車両Ｂで使用できるか否かの判断は、フレームヘッダを解釈して行うことができる。例えば、フレームヘッダには一般運用の情報であるか、試験運用の情報であるかを示す識別情報が含まれていることがあり、これを手掛かりとしてデータ補完に利用可能か否かを判定することができる。

また、ダウンリンク情報を構成しているフレームヘッダに、自動二輪車か否かの情報を含めるように構成し、車両Ａと車両Ｂとが共に自動二輪車であることが検出されれば、データ補完して車両Ｂで使用することができると判定してもよい。車両Ａおよび車両Ｂがともに自動二輪車であった場合は、車両Ａおよび車両Ｂのウェイト期間Twait_a1およびウェイト期間Twait_b1のうち、短い期間を発生した車両が受信した付加情報を他方の車両がそのまま自車両向けの付加情報として利用しても実質的な不都合が生じることは少ない。

また、一般道路上における具体的な状況を踏まえると、２台の車両が全く同時に光ビーコン領域に入る可能性があるのは、２台が二輪車である場合がほとんどであると考えられる。幅の狭い光ビーコン領域に四輪車が同時に進入できることはないし、四輪車が二台以上同時に幅の狭い光ビーコン領域に同時に存在することもまれである。

二輪車の場合も２台が真横に並んだままの状態で光ビーコン領域に進入する可能性が高いとは考えにくいが、四輪車と二輪車とが並んで進入する状況よりは多いと考えられる。

図１は、本実施形態に係る車載ビーコンのＣＰＵ９の要部機能を示すブロック図である。図１において、ダウンリンクバッファ１１には受光アンプ７（図２参照）で受信したダウンリンク情報が入力されて一時的に記憶される。領域進入検知部１２はダウンリンクバッファ１１にダウンリンク情報が入力されたときに、自車両が光ビーコン領域に進入したことを検知する。車両ＩＤ検出部１３は領域進入検知部１２が光ビーコン領域への進入を検知したならば、その検知信号に応答して動作し、ダウンリンクバッファ１１からダウンリンク情報を読み込んで車両ＩＤが自車両のものか他車両のものかを判断する。

他車両の車両ＩＤを検知した場合は、ゲートＧ１を開いて、他車両情報記憶部１４にダウンリンクバッファ１１からダウンリンク情報を入力し保存する。他車両の車両ＩＤを検知した場合は、ゲートＧ２を開いて、自車両情報記憶部１５にダウンリンクバッファ１１からダウンリンク情報を入力して保存する。

最終フレーム検出部１６は、ダウンリンク情報の最終フレームの受信を完了すると、ウェイト期間設定部１７を駆動し、ランダムな長さのウェイト期間をタイマ部１８に設定する。自車両の車両ＩＤを検知したときもウェイト期間設定部１７が駆動され、ランダムな長さのウェイト期間がタイマ部１８に設定される。タイマ部１８で計測される時間が経過すると、アップリンク送信部１９はアップリンクの開始を発光ドライバ６（図２参照）に指示する。

ウェイト期間設定部１７からタイマ部１８に設定される時間は、車速検知部２０で検知される自車両の車速に応じて反比例的に変化させることができる。

補完判定部２１は、光ビーコン領域を通過し終わったときに駆動されて、他車両情報記憶部１４に保存されたダウンリンク情報と、自車両情報記憶部１５に保存されたダウンリンク情報とを比較して自車両情報記憶部１５に記憶されたダウンリンク情報のうち受信できなかった情報を補完できるかどうかを判定する。光ビーコン領域を通過し終わったことは、領域進入検知部１２で検知されていたダウンリンクが検知されなくなったことで判定できる。

補完可能であったならば、補完部２２で自車両向け付加情報を補完して、表示部２３に入力する。表示部２３は入力された付加情報に従って、音声再生したり画面表示したりして情報を表示する。

四輪車向けのダウンリンク情報として、音声読み上げ用のテキスト情報や、簡易図形情報などが路上ビーコン４から車載ビーコン１に向けて送信される。これらは表示装置１０で音声再生されたり、画像として再生されたりして運転者に伝達される。

なお、二輪車は画面表示装置を備えたナビゲーション装置を装備していないことが多く、そのような二輪車では四輪車用に供給されている簡易図形情報などを受信しても表示できない。したがって、そのような四輪車用ダウンリンク情報を二輪車が傍受した場合は、この四輪車用ダウにリンク情報を破棄しても差し支えない。

但し、四輪車用ダウンリンク情報であっても、簡易図形情報とともに、または個別に音声読み上げ用のテキスト情報をダウンリンク情報として送信するように構成した場合、傍受したダウンリンク情報のうち音声読み上げ用のテキスト情報を使用してスピーカで音声案内してもよい。また、インジケータやパイロットランプ等の点灯用情報などを取得して、予め種々の交通情報等に割り当てたインジケータやパイロットランプを点灯させるようにしてもよい。このようにすれば、自動二輪車であっても、四輪車用のダウンリンク情報を活用することができる。

本発明の一実施形態に係る車載光ビーコン装置の要部機能を示すブロック図ある。 本発明の一実施形態に係る車載光ビーコン装置のシステム構成図である。 光ビーコン領域に単一の車両が存在する場合の、従来技術のアップリンクおよびダウンリンクのタイミングチャートである。 光ビーコン領域に２台の車両が存在する場合の、従来技術のアップリンクおよびダウンリンクのタイミングチャートである。 本発明の一実施例に係る光ビーコン領域に２台の車両が存在する場合のアップリンクおよびダウンリンクのタイミングチャートである。 本発明の一実施形態に係る車載光ビーコン装置の処理を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に係る車載光ビーコン装置の処理を示すフローチャート（その２）である。 本発明の一実施形態に係る車載光ビーコン装置の処理を示すフローチャート（その３）である。 本発明の一実施例に係る光ビーコン領域に２台の車両が同時に進入した場合のアップリンクおよびダウンリンクのタイミングチャートである。 光ビーコン領域と車両との位置関係の一例を示す図である。

符号の説明

１…車載ビーコン、 ４…路上ビーコン、 １１…ダウンリンクバッファ、 １２…領域進入検知部、 １３…車両ＩＤ判別部、 １７…ウェイト期間設定部、 １９…アップリンク指示部

Claims (7)

1. 路上光ビーコン装置からのダウンリンクに応答して自車両の車両ＩＤを含むアップリンクを行い、該アップリンクに応じてダウンリンクされるダウンリンク情報を受信し、保存する車載光ビーコン装置において、
   光ビーコン領域へ進入したことをダウンリンクの受信によって検知する領域進入検知手段と、
   前記領域進入検知手段によって光ビーコン領域への自車両進入を検知した時に、その時のダウンリンクの受信を継続しつつ、ダウンリンク情報内の他車両の車両ＩＤの有無を判断する車両ＩＤ検出手段と、
   前記車両ＩＤ検出手段でダウンリンク情報内に他車両の車両ＩＤが検知された場合に、該他車両向けダウンリンク情報を最終フレームまで保存する他車両向け情報記憶手段とを具備し、
   前記最終フレームの受信完了までアップリンク開始を待つように構成されたことを特徴とする車載光ビーコン装置。
2. 前記他車両向けダウンリンク情報の最終フレームを受信完了したとき、または前記車両ＩＤ検出手段で他車両の車両ＩＤを検出しなかったときにランダムな長さのウェイト期間を設定するウェイト期間設定手段と、
   前記ウェイト期間中は継続して前記アップリンク開始を待つとともに、ダウンリンク情報の受信および保存を継続するように構成したことを特徴とする請求項１記載の車載光ビーコン装置。
3. 前記ウェイト期間中に他車両の車両ＩＤが検知されなかった場合は、ウェイト期間が終了した時点でアップリンクを開始するように構成されたことを特徴とする請求項２記載の車載光ビーコン装置。
4. 前記ウェイト期間中に受信したダウンリンク情報内に他車両の車両ＩＤを検知したときにも前記他車両向けダウンリンク情報の最終フレームまでの受信および保存を実行するように構成されたことを特徴とする請求項２記載の車載光ビーコン装置。
5. 自車両向けダウンリンク情報の受信が途切れた場合は、受信が途切れるまでに受信して保存されている自車両向けのダウンリンク情報と、前記保存されている他車両向けのダウンリンク情報とを比較して、自車両向けダウンリンク情報のうち、途切れて受信できなかった部分を、前記保存されている他車両向けダウンリンク情報で補完可能かどうかを判定する判定手段を具備したことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の車載光ビーコン装置。
6. 前記ウェイト期間が、ダウンリンク情報の最小送信時間以上であり、かつダウンリンク情報の最大送信時間の２倍未満であることを特徴とする請求項２または３記載の車載光ビーコン装置。
7. 前記ウェイト期間は、車載光ビーコン装置が搭載された車両の速度に応じて車速が低いほど最大長さを延長できるように長さが可変であることを特徴とする請求項２または６記載の車載光ビーコン装置。

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