JP2009037521A - 光ビーコン - Google Patents

Abstract

【課題】ダウンリンク領域を短時間で簡単に調整することができる光ビーコンを提供する。
【解決手段】車載機にダウンリンク情報を送信可能なダウンリンク領域ＤＡを道路の所定範囲に設定する発光部１０を備えた光ビーコン４であって、発光部１０を、並列して配置された複数のＬＥＤ１６により構成する。複数のＬＥＤ１６のうち、少なくとも並列方向の端部側に配置されたＬＥＤ１６を、使用の可否を選択的に切換え可能な調整用ＬＥＤとする。
【選択図】 図６

Description

本発明は、道路側に設置された光ビーコンと車両に搭載された車載機との間で光信号による双方向通信を行う路車間通信システムに用いることができる光ビーコンに関する。

路車間通信システムを利用した交通情報サービスとして、光ビーコン、電波ビーコン又はＦＭ多重放送を用いたいわゆるＶＩＣＳ（Vehicle Information and Communication System）が既に展開されている。このうち、光ビーコンは近赤外線を通信媒体とした光通信を採用しており、車載機との双方通信が可能となっている。
具体的には、車両の保持するビーコン間の旅行時間情報等を含むアップリンク情報が車載機からインフラ側の光ビーコンに送信され、逆に、渋滞情報、区間旅行時間情報、事象規制情報及び車線通知情報等を含むダウンリンク情報が光ビーコンから車載機に送信されるようになっている（例えば、特許文献１参照）。

光ビーコンは、車載機との間で双方向通信を行う投受光器を道路上方の所定位置に備えている。この投受光器は、ダウンリンク情報を送信する発光部と、車載機からのアップリンク情報を受信する受光部とを備えている。
例えば図１０に示すように、光ビーコン４の投受光器８は、その直下よりも車両進行方向の上流側に通信領域Ａを設定している。この通信領域Ａは、アップリンク情報を受信可能なアップリンク領域ＵＡ（点線のハッチングで示す範囲）と、ダウンリンク情報を送信するダウンリンク領域ＤＡ（実線のハッチングで示す範囲）とからなる。このアップリンク領域ＵＡやダウンリンク領域ＤＡの車両進行方向の寸法や位置は、光ビーコン（光学式車両感知器）の「近赤外線式インタフェース規格」によって所定に規定されている。なお、当該規格によれば、アップリンク領域ＵＡはダウンリンク領域ＤＡの車両進行方向の上流部分（図１０の右側部分）と重複しており、ダウンリンク領域ＤＡとアップリンク領域ＵＡの上流端は互いに一致するものとされている。また、ダウンリンク領域ＤＡの車両進行方向長さは通信領域Ａの同方向長さと一致するものとされている。

そして、通信領域Ａにおいて、光ビーコン４と車載機２との間では次のような通信が行われる。光ビーコン４の投受光器８は、まず、第１の情報として車線通知情報（車両ＩＤ、車線番号無し）を含む第１のダウンリンク情報（ダウンリンク光）を道路のダウンリンク領域ＤＡに所定の送信周期で常時送信する。車両Ｃがダウンリンク領域ＤＡを通過すると、その車両Ｃに搭載された車載機２が第１のダウンリンク情報を受信し、当該車載機２は、自己の車両ＩＤを格納したアップリンク情報（アップリンク光）の送信を開始する。

光ビーコン４の投受光器８は、アップリンク領域ＵＡにおいて前記アップリンク情報を受信すると、車載機２に対して、前記車両ＩＤと車線番号とを含む第２のダウンリンク情報の送信を開始し、この第２のダウンリンク情報の送信を所定時間内において可能な限り繰り返す。車載機２は、受信した第２のダウンリンク情報に、自己の車両ＩＤが格納されていることを確認すると、当該第２のダウンリンク情報が自身に対して送信されていると認識し、当該第２のダウンリンク情報から必要な情報を得ることができる。車載機２は、第２のダウンリンク情報に、自己の車両ＩＤが格納されていることを確認するまで、アップリンク情報を繰り返し送信する。

特開２００５−２６８９２５号公報

上記従来の光ビーコンを用いた路車間通信システムにおいて、例えば、通信領域Ａからその下流側の所定位置（例えば、停止線）までの距離情報を第２のダウンリンク情報に含ませておき、この距離情報を受信した車載機２により、当該距離情報を利用して、停止線の手前で強制停止するように車両を制動させたり、ドライバに停止や減速を促す報知を行ったりして、ドライバに対して安全運転支援を行う場合がある（例えば、本出願人が提案した特願２００６−１２１６９２号及び特願２００６−１２１７００号）。

しかし、このような安全運転支援を精度よく行うためには、当該距離情報の起点となる通信領域Ａを設計通り（規格通り）に正確に設定することが要求される。すなわち、通信領域Ａが正確に設定されていないと前記距離情報に誤差が生じ、安全運転支援を精度よく行うことが困難になる。この点につき以下に詳しく説明する。

通常、光ビーコン４は、アップリンク領域ＵＡ内に位置する車載機２から送信されるアップリンク情報を、概ね９０％以上の確率で受信できる。このため、ダウンリンク領域ＤＡの上流端とアップリンク領域ＵＡの上流端とが規格通り一致していれば、車載機２がアップリンク情報の送信を開始しかつ第２のダウンリンク情報を受信する位置は、車載機２が通信領域Ａに進入して第１のダウンリンク情報を受信する通信領域Ａの上流端付近となる。ここで、第２のダウンリンク情報に格納される距離情報を、例えば通信領域Ａの上流端からその下流側の所定位置までの距離とすれば、車載機２は、第２のダウンリンク情報を受信した地点から所定位置までの実際の距離とほぼ一致した距離情報を得ることができる。

一方、従来から光ビーコンを用いた路車間通信システムにおける主な目的は、ＶＩＣＳ等の交通情報を車載機に対して確実に送信することであり、実際に運用されている光ビーコンでは、路車間通信領域においてデータの送受信が確実に行われるように、ダウンリンク領域ＤＡを前記規格で定められた領域長よりも広く設定するケースがある。さらに、光ビーコン４の投受光器８から発せられる光信号は、遠方になるにしたがって拡散するため、ダウンリンク領域ＤＡの上流端の位置を規格通りに設定しようとしても、設定した位置よりもさらに上流側にまで投受光器からの光信号が到達してしまうことがある。

このような理由によって、図１０に示すように、実際のダウンリンク領域ＤＡの上流端が、アップリンク領域ＵＡの上流端ｃよりも上流側（図６中、一点鎖線で示す領域）に位置するケースが生じる。このような場合、通信領域Ａにおいて、ダウンリンク領域のみで構成される領域が、アップリンク領域ＵＡ下流端ｂの下流側だけでなく、同領域の上流端ｃよりも上流側にも存在することとなる。

この場合、道路を走行している車両Ｃの車載機２が通信領域Ａに進入すると、まず、アップリンク領域ＵＡの上流側に存在するダウンリンク領域ＤＡのみで構成される領域に進入する（図１０中、実線で示した車両Ｃ）。すると、車載機２は第１のダウンリンク情報を受信し、アップリンク情報を送信する。しかし、この段階では、図１０のように、車載機２は未だアップリンク領域ＵＡに到達していないので、当該車載機２の送信したアップリンク情報は光ビーコン４の投受光器８によって受信されず、車両ＩＤを含んだ第２のダウンリンク情報が光ビーコン４から送信されることはない。

車載機２は、所定の送信周期でアップリンク情報の送信を行うので、最初にアップリンク情報を送信した位置から前記送信周期の時間の間に前進した位置（図１０中、破線で示した車両Ｃ）で、再度アップリンク情報の送信を行う。この２回目の送信時に車載機２がアップリンク領域ＵＡに進入していれば、再度送信されたアップリンク情報は、投受光器８によって受信される。その後、車載機２は、アップリンク情報を受信した光ビーコン４から送信される車両ＩＤや各種情報を含んだ第２のダウンリンク情報を受信する。

上記の場合、２回目の送信時の破線で示した車両Ｃの車載機の位置は、最初の送信時の実線で示した車両Ｃの車載機の位置よりも、アップリンク情報の送信周期に相当する時間の間に車両Ｃが前進する距離Ｘだけ、下流側に位置することとなる。ここで、第２のダウンリンク情報に含められる距離情報が、前記規格通りに通信領域Ａが設定されているものとして、通信領域Ａ上流端から前記所定位置までの距離として設定されていると、車載機２が前記距離情報を受信した現状の位置から前記所定位置までの距離と、前記距離情報による距離との間には最大で距離Ｘ分の誤差が生じることとなる。

光ビーコン４が最初に受信するアップリンク情報が、アップリンク領域ＵＡの上流端に位置する車載機２から送信されたものであったり、アップリンク領域ＵＡの上流端よりもよりさらに下流側から送信されたものであったり、といったように、光ビーコン４によって最初に受信されるアップリンク情報が送信されたときの車載機２の位置がまちまちになると、その後に車載機２に送信される第２のダウンリンク情報に含まれる距離情報に誤差が生じてしまうことがあり、このような場合、当該車載機は所定位置までの距離を正確に認識できず、ドライバに対して適切な安全運転支援を行えなくなるという問題が生じる。

以上の説明から明らかなように、路車間通信システムを交通情報の送信のみではなく、安全運転支援にも用いる場合においては、投受光器８の通信領域Ａを正確に設定することが極めて重要である。

しかし、通信領域Ａを正確に設定するため、従来は、次のような非常に煩雑で面倒な調整作業を行う必要があった。例えば、通信領域Ａを構成するダウンリンク領域ＤＡの調整作業は次のように行われていた。
まず、図１０に示すように、高所作業車等を用いて道路Ｒから５〜６メートルの高さに架設された架設バー１４に対して投受光器８を設置する。この際、水準器等を用いることによって投受光器８の姿勢や位置を大まかに設定しておく。次に道路側の作業員が制御機等を操作して投受光器８の発光部１０を発光させ、当該光を車載機２の受光部に相当する受光器を用いて受信する。そして、この受光器が当該光を受信できる範囲を測定することによって現在のダウンリンク領域ＤＡの位置を確認する。ダウンリンク領域ＤＡの位置が設計通りに設定されていない場合、高所作業車上の作業員が投受光器８の傾きや位置を変えることによってダウンリンク領域ＤＡの位置を調整する。そして、このようなダウンリンク領域ＤＡの確認作業と調整作業とを繰り返し行うことによって、ダウンリンク領域ＤＡを正確に設定することができる投受光器８の姿勢や位置を特定し、投受光器８が位置ズレしてしまわないように当該投受光器８を架設バー１４に強固に固定する。
以上のように、従来の通信領域Ａの調整作業には、投受光器８側（高所側）と道路Ｒ側とに最低でも二人の作業員が必要である。また、各作業員は、離れた場所で互いに連携しながら作業を行わなければならないので、より多くの手間と作業時間とを要する。そのため、光ビーコン設置のための作業コストが増大する結果となっていた。

なお、投受光器８の発光部１０がダウンリンク光を発光する範囲の測定は、通常、車載機２の受光部に相当する受光器の受光レベル値を受光器側で測定することによって行われる。測定レベル値が所定の閾値を超えた場合に受信可能（ダウンリンク光の発光範囲内）、閾値以下の場合は受信不可能（ダウンリンク光の発光範囲外）と判断する。これは、僅かなダウンリンク光しか車載機２に到達していないと、車載機２が当該光信号を電気信号に正しく変換できないケースが生じるからである。

本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであり、アップリンク領域を短時間で簡単に調整することを可能にし、作業コストを低減することができる光ビーコンを提供することを目的とする。

本発明は、車載機にダウンリンク情報を送信可能なダウンリンク領域を道路の所定範囲に設定する発光部を備えている光ビーコンであって、
前記発光部を道路上方の所定位置に位置決めした状態で前記ダウンリンク領域を調整可能とする調整手段を備えていることを特徴とする。
この構成によれば、道路上方の所定位置に発光部を位置決めした後、当該発光部の傾きや位置を変えることなく調整手段によってダウンリンク領域の調整を行うことができる。つまり、発光部の傾きや位置を物理的に変えるという調整方法以外の調整手段を備えているため、当該調整手段による調整作業を道路側で行うことによって、発光部側（高所側）での作業員が不要となり、高所作業車を用いることなく少ない人手で簡単かつ短時間にダウンリンク領域の調整を行うことが可能となる。

本発明は、車載機にダウンリンク情報を送信可能なダウンリンク領域を道路の所定範囲に設定する発光部を備えている光ビーコンであって、
前記発光部が、並列して配置された複数の発光素子により構成され、
前記複数の発光素子のうち、少なくとも並列方向の端部側に配置された１又は複数の発光素子は、その使用の可否又は発光量のうち少なくとも１つの設定が変更可能に構成された調整用発光素子とされていることを特徴とする。

この構成によれば、並列方向の端部側に配置された発光素子について、使用するか否か又は発光量の設定を変更することによって、当該発光素子に対応するダウンリンク領域の端部（境界）の位置を調整することができる。すなわち、道路上方に設置された発光部の傾きや位置を変えることなくダウンリンク領域の調整を行うことが可能となる。そのため、道路側で発光素子の使用可否の切換作業を行うことによって、発光部側（高所側）には作業員が不要となり、高所作業車を用いることなく少ない人手で簡単かつ短時間にダウンリンク領域の調整を行うことが可能となる。
なお、複数の発光素子の並列方向（ダウンリンク領域の位置調整方向）は、車両進行方向とすることもできるし、道路幅方向とすることもできる。また、車両進行方向及び道路幅方向の両方向とすることもできる。また、並列方向の一端側、両端側、又は全ての発光素子が調整用発光素子とされていてもよい。

光ビーコンは、車載機からのアップリンク情報を受信する受光部と、この受光部によって前記アップリンク情報を受信した後、前記発光部に所定のダウンリンク情報を送信させる通信制御部とを更に備え、前記複数の発光素子は、車両進行方向に対応する方向に並列して配置され、前記所定のダウンリンク情報は、前記ダウンリンク領域内の位置からその車両進行方向の下流側の所定位置までの距離に関する距離情報を含むものとすることができる。

この構成によれば、ダウンリンク領域内の位置からその車両進行方向の下流側の所定位置までの距離情報をダウンリンク情報に含ませることによって、車載機に、当該所定位置までの距離を認識させることが可能となる。この場合、ダウンリンク領域の車両進行方向の位置が所定よりもずれて設定されていたり、同方向の寸法が大きく設定されていたりすると、前記距離情報の起点位置が正確に定まらず、車載機における距離認識精度が低下する可能性がある。また、ダウンリンク領域が狭すぎると、車載機に対して必要な情報の全てを正常に送信できなくなる可能性がある。この発明では、車両進行方向に対応する方向に発光素子を並列しておくことによって、同方向に関するダウンリンク領域の位置や寸法を正確に設定することができるので、距離情報の起点位置が正確になり、車載機における距離の認識精度を高めることができ、この距離情報を用いた安全運転支援を精度よく行うことが可能となる。
また、路車間通信は、通常ダウンリンク領域の上流端付近で完了するため、距離情報の起点位置をダウンリンク領域の上流端とすることが多いが、このような場合に、本発明のようにダウンリンク領域の車両進行方向の位置や寸法が正確に設定されると、当然にダウンリンク領域の上流端も正確に設定されるため、車載機における距離認識精度を一層高めることができる。

さらに、所定のダウンリンク情報は、前記車載機に対する所定のダウンリンク情報の送信開始時を基準とした送信経過情報を含むこともできる。
雨や霧等の悪天候やワイパーの作動中等の通信条件が悪い場合、ダウンリンク領域が正確に設定されていたとしても、光ビーコンから送信された最初の所定のダウンリンク情報が、ダウンリンク領域の上流端付近で適切に車載機に受信されず、２回目以降の所定のダウンリンク情報が、ダウンリンク領域の上流端よりも進行した位置で受信される場合がある。このとき、所定のダウンリンク情報に含まれる距離情報の起点位置がダウンリンク領域の上流端とされていると、当該上流端と、実際に所定のダウンリンク情報を受信した車載機の位置とが離れてしまい、距離情報に誤差が生じる。この発明の場合、所定のダウンリンク情報の送信開始時期を基準とした送信経過情報が所定のダウンリンク情報に含まれるため、車載機は、２回目以降の所定のダウンリンク情報を受信した場合でも、それに含まれる送信経過情報を用いて距離情報を補正することが可能となる。したがって、車載機において正確な距離情報を認識させることができ、この距離情報を用いた安全運転支援を精度よく行うことができる。

上記構成において、複数の発光素子のうち並列方向の中央側に配置された発光素子は、常時使用される常用発光素子とすることができる。並列方向の中央側に配置される発光素子は、ダウンリンク領域の同方向の中央側に対応するため、発光部が道路上方に大きく位置ずれした状態で設置されないかぎり必ず使用されるものとなる。したがって、このような発光素子については使用可否の切換えを不要とし、使用可否を切換え可能にする発光素子の数を減らすことによって、使用可否の切換えのための電気回路の構造や発光素子の制御構造等を簡素化することができる。

本発明によれば、光ビーコンの発光部によって設定されるダウンリンク領域を短時間で簡単に調整することができ、当該調整にかかるコストを低減することができる。

〔第１の実施形態〕
〔システムの全体構成〕
図１は、第１実施形態に係る路車間通信システムの全体構成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１と、道路を走行する各車両に搭載された車載機２とを備えて構成されている。
交通管制システム１は、管制室に設けられた中央装置３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）４と、を有している。光ビーコン４は、近赤外線を通信媒体とした光通信によって車載機２との間で双方向通信を行う。なお、中央装置３は交通管制室に設けられている。

〔光ビーコンの構成〕
光ビーコン４は、電話回線等の通信回線５を介して中央装置３と接続された通信インタフェースである通信部６と、この通信部６が接続されたビーコン制御機７と、このビーコン制御機７のセンサ用インタフェースに接続された複数（図例では４つ）のビーコンヘッド（投受光器）８とを備えている。
図２（ａ）は、上記光ビーコン４の平面図である。同図に示すように、本実施形態の光ビーコン４は、複数（図例では４つ）の車線Ｒ１〜Ｒ４を有する道路Ｒに設置されており、各車線Ｒ１〜Ｒ４に対応して設けられた前記複数のビーコンヘッド８と、これらビーコンヘッド８を一括制御する制御部である一台の前記ビーコン制御機７とを備えている。

ビーコン制御機７は、道路Ｒ脇に立設された支柱１３に取り付けられている。ビーコン制御機７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、通信部６（図１）による中央装置３との双方向通信と、ビーコンヘッド８による車載機２との路車間通信を行う通信制御部としての機能を有する。
各ビーコンヘッド８は、支柱１３から道路Ｒ側に水平に架設した架設バー１４に取り付けられ、道路Ｒの各車線Ｒ１〜Ｒ４の直上に配置されている。そして、各ビーコンヘッド８は、車両進行方向の上流側に車載機２との間で通信を行うための通信領域Ａを設定する。

図２（ｂ）は、ビーコンヘッドの側面図である。ビーコンヘッド８は、その外郭をなす筐体８ａの上面が架設バー１４に固定され、筐体８ａの内部には発光部１０（図３）及び受光部１１（図３）を実装した基板１９が設けられている。また、そのほかに筐体８ａの内部には車両検知部２０が設けられている。

図３は、ビーコンヘッド８の筐体８ａ内部の部品を下方（図２（ｂ）の矢印Ｍ方向）から見た斜視図である。ビーコンヘッド８の基板１９上には、発光部１０を構成する多数のＬＥＤ（発光素子）１６と、受光部１１を構成するフォトダイオード等の受光素子１７とが設けられている。
ＬＥＤ１６は、道路Ｒ上の通信領域Ａ（図２（ａ））に近赤外線からなる光信号を送信する。受光素子１７は、通信領域Ａにおいて車載機２から送信された近赤外線からなる光信号を受信する。ＬＥＤ１６から送信される光信号は、後述するダウンリンク情報を含むダウンリンク光ＤＯ（図２（ａ））であり、受光素子１７が受信する光信号は、後述するアップリンク情報を含むアップリンク光ＵＯ（図２（ａ））である。

図４は、ビーコンヘッド８のブロック図である。ビーコンヘッド８は、発光部１０及び受光部１１と、発光部１０及び受光部１１に接続されてこれらの制御を行うとともにビーコン制御機７に接続された制御部９を備えている。また制御部９と受光部１１との間にはアンプ（増幅回路）１５が介在している。
受光部１１がアップリンク光ＵＯを受光すると、その光信号に応じて発生した電気信号がアンプ１５により増幅されて制御部９に出力される。制御部９は、この増幅された信号に対して信号処理を行うことによりアップリンク光ＵＯに含まれるアップリンク情報を取得し、取得した情報をビーコン制御機７に出力する。ビーコン制御機７は、制御部９から出力された情報に応じて、発光部１０に所定のダウンリンク情報を送信させるための指令を制御部９に与える。発光部１０は、制御部９からの電気信号を光信号（ダウンリンク光ＤＯ）に変換して道路に向けて発光する。

なお、ビーコンヘッド８に設けられた車両検知部２０は、ビーコンヘッド８の直下における車両Ｃの有無を検知するためのものであり、図３に示すように、直下に向けて光を発光する発光部２０ａと、当該光が車両に当たることによる反射光を受光する受光部２０ｂとを備え、この受光部２０ｂが反射光を受光するか否かによって車両の有無を検知する。

〔光ビーコン及び車載機の通信領域〕
図５は、光ビーコン４及び車載機２の通信領域Ａを示す側面図である。
図５に示すように、光ビーコン４と車載機２との通信領域Ａは、車載機２の投受光器である車載ヘッド２７がダウンリンク情報（ダウンリンク光ＤＯ）を受信することができるダウンリンク領域（図５において実線のハッチングを設けた領域）ＤＡと、光ビーコン４のビーコンヘッド８が車載ヘッド２７からのアップリンク情報（アップリンク光ＵＯ）を受信することができるアップリンク領域（図５において破線のハッチングを設けた領域）ＵＡとからなる。

本実施形態のダウンリンク領域ＤＡは、ビーコンヘッド８の後下部位置（投受光位置）ｄ、道路Ｒ上の位置ａ及びｃを頂点とする△ｄａｃで示された範囲に設定されている。また、アップリンク領域ＵＡは、前記位置ｄ、道路Ｒ上の位置ｂ及びｃを頂点とする△ｄｂｃで示された範囲に設定されている。したがって、ダウンリンク領域ＤＡとアップリンク領域ＵＡの上流端（線分ｄｃ）は互いに一致し、アップリンク領域ＵＡは、ダウンリンク領域ＤＡの車両進行方向の上流部分（図５の右側部分）と重複している。また、ダウンリンク領域ＤＡの車両進行方向長さは通信領域Ａ全体の同方向長さと一致している。

〔車載機及び車両の構成〕
図７は、光ビーコン４と路車間通信する前記車載機２と、この車載機２が搭載された車両Ｃの概略構成図である。
図７に示すように、この車両Ｃは、ドライバの搭乗席（図示せず）を有する車体２１と、この車体２１に搭載された前記車載機２と、車両Ｃの各部を統合制御する電子制御装置（ＥＣＵ）２２と、車体２１を駆動するエンジン２３と、車体２１を制動するブレーキ装置２４と、車両Ｃの現時の速度を常時検出している速度検出器２５とを備えている。ＥＣＵ２２は、ドライバのアクセル操作に基づくエンジン２３の駆動制御や、ブレーキ操作に基づく制動制御等、車両Ｃに対する各種の制御を行う。

車載機２は、車載コンピュータ２６と、このコンピュータ２６のセンサ用インタフェースに接続された車載ヘッド（投受光器）２７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２８及びスピーカ装置２９とを備えている。
上記車載ヘッド２７は、光ビーコンの投受光器８と同様に、ＬＥＤ等の発光素子とフォトダイオード等の受光素子を備えている（図示せず）。このうち、ＬＥＤは、近赤外線よりなるアップリンク光ＵＯを発光し、フォトダイオードは、通信領域Ａに発光された近赤外線よりなるダウンリンク光ＤＯを受信する。

車載コンピュータ２６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、車載ヘッド２７による光ビーコン４との路車間通信の制御処理を行う。
また、車載コンピュータ２６は、所定の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、距離認識部３０及び支援制御部３２を備えている。

〔路車間通信の内容〕
図８は、通信領域Ａにおいて、ビーコンヘッド８と車載ヘッド２７との間で行われる双方向での路車間通信の手順を示している。以下、図８を参照しつつ、本実施形態の路車間通信の内容を説明する。
まず、光ビーコン４のビーコン制御機７は、各車線Ｒ１〜Ｒ４に対応するビーコンヘッド８から、ダウンリンクの切り替え前の第１情報として、車線通知情報を含む第１のダウンリンク情報３４を、各車線Ｒ１〜Ｒ４のダウンリンク領域ＤＡに所定の送信周期で常に送信し続けている（図８のＦ１）。なお、この段階では、車線通知情報には未だ車両ＩＤは格納されていない。

車載機２を搭載した車両Ｃが実際のダウンリンク領域ＤＡに進入すると、車載機２の車載ヘッド２７が車線通知情報（車両ＩＤ無し）を含む第１のダウンリンク情報３４を受信する。
この際、車載機２の車載コンピュータ２６は、当該車両Ｃが実際の通信領域Ａ内に存在していることを認識する。その後、車載コンピュータ２６は、アップリンク情報３５の送信を開始し（図８のＦ２）、このアップリンク情報３５をビーコンヘッド８に対して所定の送信周期（アップリンク送信周期）で送信する（図８のＦ３）。

車載コンピュータ２６は、車両Ｃに特定の車両ＩＤを上記アップリンク情報３５に格納して当該アップリンク情報３５を送信し、ビーコン間の旅行時間情報を有している場合には、この情報もアップリンク情報３５に含ませる。また、車載コンピュータ２６は、光ビーコン４のビーコン制御機７がダウンリンクの切り替えを行ったことを認識するまで、当該アップリンク情報３５を送信し続ける。

一方、光ビーコン４のビーコンヘッド８がアップリンク情報３５を受信すると（図８のＦ４）、ビーコン制御機７は、ダウンリンクの切り替えを行い、第２情報として、車両ＩＤ情報を有する車線通知情報を含む第２のダウンリンク情報３６の送信を開始し（図８のＦ５）、この第２のダウンリンク情報３６の送信を所定時間内において可能な限り繰り返す（図８のＦ６）。第２のダウンリンク情報３６は、ヘッダ部３８及びデータ部３９を含む１又は複数のフレーム３７で構成される。

上記車線通知情報には、車線Ｒ１〜Ｒ４（図２（ａ））ごとに車両ＩＤを格納するフィールドがあり、各車両ＩＤに対して車線番号を付与することができる。このため、異なる車線Ｒ１〜Ｒ４を走行する各車両Ｃの車載コンピュータ２６は、その格納フィールド内に自車両の車両ＩＤが含まれるかを判断することにより、自車両がどの車線Ｒ１〜Ｒ４を走行しているかを認識できる。

第２のダウンリンク情報３６には、車両ＩＤを含む車線通知情報の他に、渋滞情報、区間旅行時間情報、事象規制情報、及び、ドライバに対する安全運転支援のための支援情報等が含まれている。この支援情報には、図５に示すように、光ビーコン４より下流側の信号機３８の灯色が変わるタイミング情報である信号情報の他、通信領域Ａからその下流側の所定位置Ｐ０（例えば、停止線４０）までの長さＬ１の情報である距離情報等が含まれている。この距離Ｌ１の始点（起点）は、例えば、車載機２の高さｈにおける通信領域Ａの上流端Ｐ１とされる。

車載機２の車載コンピュータ２６は、第２のダウンリンク情報３６を受信した時点（図８のＦ７）で光ビーコン４でのダウンリンクの切り替えを認識し、この時点でアップリンク情報３５の送信を停止する。また、車載コンピュータ２６は、支援情報を含む第２のダウンリンク情報３６を受信すると、距離認識部３０（図７）においてそのダウンリンク情報３６のフレームに含まれている距離情報を抽出し、前記距離Ｌ１を認識して位置認定を行う（図８のＦ８）。車載コンピュータ２６の支援制御部３２は、距離Ｌ１を利用してドライバに対する安全運転支援を行う。

〔安全運転支援〕
支援制御部３２は、例えば、停止線４０までの距離Ｌ１と現時点の車両Ｃの走行速度とから、その停止線４０の手前で停止するための減速度（負の加速度）を算出し、その減速度をＥＣＵ２２に通知する。ＥＣＵ２２は、当該減速度となるようにブレーキ装置２４を作動させ、これにより、車両Ｃを停止線４０の手前で自動停止させることができる。

また、支援制御部３２の安全運転支援としては、ディスプレイ２８やスピーカ装置２９を用いたドライバに対する注意喚起であってもよい。例えば、支援制御部３２により、停止線４０までの距離Ｌ１をディスプレイ２８に表示させてもよい。また、現時の車両Ｃの走行速度が速すぎる場合には、支援制御部３２により、停車や減速を促す注意喚起をディスプレイ２８に表示させたり、その注意喚起をスピーカ装置２９から音声出力させたりしてもよい。

また、支援制御部３２は、前記距離情報と共に、第２のダウンリンク情報に含まれる信号情報（現在又は将来の信号灯色に関する情報、各信号灯色の表示継続予定期間や表示する順序等に関する情報（表示予定情報）等）を用いて安全運転支援を行うこともできる。
この信号情報を受信した車載コンピュータ２７の支援制御部３２は、停止線４０までの距離Ｌ１と車両Ｃの走行速度や加速度等から、停止線４０に到着するまでの所要時間を推定した上で、当該所要時間経過後の信号灯色を推定することができる。そして、例えば、現在の信号灯色は青信号であるが、停止線４０に到着する時点で信号灯色が赤信号と予測されるような場合には、安全に停止線４０の手前で停止することができるように、車両Ｃを制動するための制御を行う。逆に、減速しなければ安全に交差点を通過できると判断できるような場合には、車両Ｃの速度を維持するための制御を行うことができる。

車両Ｃを制動したり速度を維持したりするため、支援制御部３２は、車両のブレーキ装置２４（図４）やアクセルに対して直接的に制御を行ってもよい。また、支援制御部３２では単に制動や速度維持に関する情報を生成し、その情報をＥＣＵ２２に通知することによってＥＣＵ２２でブレーキ装置２４やアクセルを制御するものであってもよい。すなわち、支援制御部３２は、間接的な制御を行うものであってもよい。また、支援制御部３２は、車載装置の主導による制御のみならず、ブレーキアシストなど、ドライバの運転動作を補助する動作をしても良い。

〔ダウンリンク領域ＤＡ及び発光素子１６の詳細な構成〕
以上のように、ビーコンヘッド８が車載ヘッド２７にダウンリンク情報３４，３６を送信することができるダウンリンク領域ＤＡは、ビーコンヘッド８の発光部１０によってその位置や大きさが設定されている。図３に示すように、発光部１０は、基板１９上に縦横に多数列設されたＬＥＤ１６により構成され、このＬＥＤ１６の光が前後左右に拡散しながら道路に向けて発光される。

図６は、発光部１０のＬＥＤ１６を示す正面図である。本実施形態では、ＬＥＤ１６が合計１００個設けられ、車両進行方向に１０列、同方向に直交する道路幅方向に１０列に並べられている。そして、これらＬＥＤ１６は、それぞれ使用の可否が切換え可能に構成されている。具体的に本実施形態では、各ＬＥＤ１６が車両進行方向に並ぶ複数のグループ（組）１６１〜１６５に分けられており、各グループ１６１〜１６５毎にＬＥＤ１６の使用の可否が切換え可能に構成されている。各グループ１６１〜１６５のＬＥＤ１６は同数で同配列であり、各グループ１６１〜１６５の車両進行方向の幅は互いに同じ寸法に設定されている。なお、図６に示す例では、１００個のＬＥＤ１６が２０個ずつの５つのグループ１６１〜１６５に分けられており（グループの境界を２点鎖線で示す）、以下これらを第１〜第５グループ１６１〜１６５と呼ぶことにする。

第１〜第５グループ１６１〜１６５のＬＥＤ１６は、グループ毎に制御部９に接続されている。そして、どのグループ１６１〜１６５を使用するかを選択することによって、ダウンリンク領域ＤＡの車両進行方向の位置や長さ（大きさ）を調整することができるようになっている。第１〜第５グループ１６１〜１６５のＬＥＤ１６の使用可否の切換えは、例えば、各グループ１６１〜１６５のＬＥＤ１６への電気信号（電流）の流れを遮断するスイッチ等をビーコン制御機７に設けることによって行うことができる。

ここで、本実施形態では、発光部１０を構成する各グループ１６１〜１６５のＬＥＤ１６の使用可否をスイッチ等によって選択的に切換え可能とする構成が、ダウンリンク領域ＤＡの位置や長さ（大きさ）を調整する調整手段を構成している。

本実施形態では、例えば、５つのグループ１６１〜１６５のＬＥＤ１６のうち、４つのグループのＬＥＤ１６を使用することによって、車両進行方向に所定長さのダウンリンク領域ＤＡが設定されるように、ＬＥＤ１６の配列寸法が設定されている。したがって、図６に示すように、連続して並ぶ４つの第１〜第４グループ１６１〜１６４のＬＥＤ１６を使用可とし、残りの第５グループ１６５のＬＥＤ１６を使用不可とするパターンＡと、連続して並ぶ４つの第２〜第５グループ１６２〜１６５のＬＥＤ１６を使用可とし、残りの第１グループ１６１のＬＥＤ１６を使用不可とするパターンＢとの２つのパターンでダウンリンク領域ＤＡを設定することができる。つまり、パターンＡ、Ｂを切換えることによって、例えば図５に△ｄａｃで示す領域と△ｄａ′ｃ′で示す領域（２点鎖線で示す）とにダウンリンク領域ＤＡの車両進行方向の位置を切換えて設定することができる。

そのため、従来のように架設バー１４に設置したビーコンヘッド８の傾きを変えることによってダウンリンク領域ＤＡの位置を調整する必要が無く、ビーコン制御機７におけるスイッチ操作だけでダウンリンク領域ＤＡの位置調整を行うことができる。したがって、一旦ビーコンヘッド８を架設バー１４に設置した後は、高所作業車等を用いてビーコンヘッド８の傾き調整等を行わなくても、道路Ｒ上でダウンリンク領域ＤＡの位置設定が可能となり、少ない人手により簡単に短時間で調整作業を行うことができる。

また、ビーコンヘッド８内における発光部１０と受光部１１とは、製造の段階で互いの相対位置が固定された状態にあるが、上記のようにダウンリンク領域ＤＡの位置を調整することによって、アップリンク領域ＵＡとの相対位置をも調整することが可能となる。したがって、例えば、ダウンリンク領域ＤＡの車両進行方向の上流端をアップリンク領域ＵＡの上流端よりも上流側に設定したり、逆に、下流側に設定したりするようなことも可能となる。

第１〜第５グループ１６１〜１６５のＬＥＤ１６は、その全てを使用の可否を切換え可能にした調整用ＬＥＤとするに限らず、並列方向（車両進行方向）の両端に相当する第１，第５グループ１６１，１６５のＬＥＤ１６を調整用ＬＥＤとして構成し、並列方向中央側の第２〜第４グループ１６２〜１６４を使用可否の切換えができない（常に使用される）常用ＬＥＤとして構成することができる。このように、使用可否の切換えが可能なＬＥＤ１６のグループを制限することによって、使用可否の切換えに用いるスイッチ等の数を少なくし、電気回路の構造或いは調整用ＬＥＤの制御構造等を簡素化することができる。

また、上記構成において、隣接する複数のＬＥＤ１６を１つのグループとし、この複数のグループを車両進行方向に並列するように設定し、各グループ毎に使用の可否を切換え可能に構成しているので、一つのＬＥＤ１６ずつ使用の可否を切換え可能に構成する場合に比べて使用可否を切換えるための電気回路の構造や発光素子の制御構造等を簡素化することができる。

また、本実施形態では、５つのグループ１６１〜１６５のうち４つを用いてダウンリンク領域ＤＡを設定しているが、５つ、３つ又はそれ以下のグループのＬＥＤ１６を用いてダウンリンク領域ＤＡを設定することができる。使用可とするＬＥＤ１６のグループの数を調整すると、ダウンリンク領域ＤＡの車両進行方向の長さ寸法を調整することができる。

また、並列方向の両端部ではなく片方の端部に配置された第１グループ１６１又は第５グループ１６５のＬＥＤ１６のみによって調整用ＬＥＤを構成することができる。この場合、ダウンリンク領域ＤＡの上流端又は下流端の位置を調整しつつ、ダウンリンク領域ＤＡの車両進行方向の長さを変更することができる。

また、本実施形態では、車両進行方向に２列のＬＥＤ１６毎に５つのグループ１６１〜１６５に分けているが、各グループの車両進行方向の寸法をより小さく、具体的には１列のＬＥＤ１６毎に１０個のグループに分けることもできる。これにより、より細かいダウンリンク領域ＤＡの位置調整、長さ調整が可能となり、ダウンリンク領域ＤＡをより正確に設計通りに調整することが可能となる。

以上のような構成によってダウンリンク領域ＤＡの位置や大きさを正確に設定することが容易になるが、これは、上述の安全運転支援において下流側の所定位置Ｐ０（図５）までの距離Ｌ１を認識するうえで非常に有効である。
例えば、図５に示すように、アップリンク領域ＵＡの上流端位置と、ダウンリンク領域ＤＡの上流端位置とが設計通り（規格通り）に一致するように設定されている場合、車載機２がアップリンク情報３５の送信を開始しかつ第２のダウンリンク情報３６を受信する位置（路車間通信が完了する位置）は、車載機２が通信領域Ａに進入して第１のダウンリンク情報を受信する通信領域Ａの上流端Ｐ１の近傍となる。したがって、第２のダウンリンク情報３６に格納される距離情報を、この上流端Ｐ１から下流側の所定位置Ｐ０までの距離Ｌ１とすれば、車載機２は、第２のダウンリンク情報を受信した地点から所定位置Ｐ０までの実際の距離とほぼ一致した距離情報を得ることができる。

なお、雨や霧などの悪天候時やワイパーを作動している時など、通信条件が悪い場合等には、通信領域Ａの上流端Ｐ１付近で路車間通信が完了しないことがある。例えば、車載機２から送信されたアップリンク情報３５が、光ビーコン４の投受光器８に正しく受信され、その後、当該投受光器８から第２のダウンリンク情報３６の送信が開始されたが、車載機２が最初の第２のダウンリンク情報の受信に失敗し、ある距離だけ走行したあとに２回目以降の第２のダウンリンク情報の受信に成功したような場合である。この場合、第２のダウンリンク情報に格納される距離情報が通信領域Ａの上流端Ｐ１を起点にしていると、最初に第２のダウンリンク情報が送信されてから、２回目以降の第２のダウンリンク情報を車載機２が受信するまでに走行した距離の分だけ誤差が生じることになる。

本実施形態では、このような事態にも対応できるようにするため、光ビーコン４は、アップリンク情報の受信に応じて最初に送信する第２のダウンリンク情報の送信時を基準とした送信経過情報を、第２のダウンリンク情報に含ませておくことができる。そうすると、車載機２は、距離情報を取得した時点で、自身が送信したアップリンク情報に応じた最初の第２のダウンリンク情報の送信開始時点がいつであったか（送信開始からどれくらい経過したかの）を把握することができ、その経過情報と車両の走行速度とから送信開始時点以後の自車両の走行距離を割り出し、この走行距離を用いて距離情報を補正することが可能となる。

なお、送信経過情報は、最初に第２のダウンリンク情報を送信してからの経過時間の情報であってもよいし（例えば、３０ｍｓ等）、送信開始から繰り返し送信される第２のダウンリンク情報の送信回数であってもよい。この場合、送信回数と送信周期とから経過時間を求めることができる。また、第２のダウンリンク情報が複数の最小フレームによって構成される場合には、当該最小フレーム全体の送信回数でもよいし、最小フレームの通算のフレーム数であってもよい。

〔他の実施形態〕
図９は、発光部の他の実施形態を示す概略図である。図９（ａ）に示す発光部１０のＬＥＤ１６は、第１実施形態と同様に５つのグループ１６１′〜１６５′に分けられているが、並列方向（車両進行方向）の両端側に配置された第１，第２，第４，第５グループ１６１′，１６２′，１６４′，１６５′の同方向の寸法が、並列方向の中央側の第３グループ１６３′の寸法よりも狭く形成されている。図６に示した第１実施形態と比較すると、並列方向の中央側の第３グループ１６３′が、第１実施形態における第２〜第４グループ１６２〜１６４に相当し、並列方向の一端側の第１，第２グループ１６１′，１６２′が、第１実施形態における第１グループ１６１に、同他端側の第４，第５グループ１６４′，１６５′が、第１実施形態における第５グループ１６５に相当している。

そして、本実施形態では、第１〜第３グループ１６１′〜１６３′のＬＥＤ１６を使用可に設定し、他の第４，第５グループ１６４′，１６５′のＬＥＤ１６を使用不可に設定するパターンＡと、第２〜第４グループ１６２′〜１６４′のＬＥＤ１６を使用可に設定し、第１，第５グループ１６１′，１６５′のＬＥＤ１６を使用不可に設定するパターンＢと、第３〜第５グループ１６３′，〜１６５′のＬＥＤ１６を使用可に設定し、第１，第２グループ１６１′，１６２′のＬＥＤ１６を使用不可に設定するパターンＣの３つのパターンでダウンリンク領域ＤＡの位置を調整することが可能となる。したがって、本実施形態では、第１実施形態よりも細かくダウンリンク領域ＤＡの位置を調整することが可能である。

なお、パターンＡ〜Ｃのいずれにも使用される第３グループ１６３′のＬＥＤ１６については、使用可否を切換不能とした常用ＬＥＤとして構成してもよい。

図９（ｂ）に示すＬＥＤ１６は、車両進行方向ではなく道路幅方向に並列して配置された複数の第１〜第３グループ１６１″〜１６３″に分けられている。そして、第１，第２グループ１６１″，１６２″のＬＥＤ１６を使用可とし、第３グループ１６３″のＬＥＤ１６を使用不可にするパターンＤと、第２，第３グループ１６２″，１６３″のＬＥＤ１６を使用可とし、第１グループ１６１″のＬＥＤ１６を使用不可とするパターンＥとの２つのパターンでダウンリンク領域ＤＡの道路幅方向の位置調整を行うことができる。

また、全てのグループ１６１″〜１６３″のＬＥＤ１６を使用するパターンと、並列する第１，第２グループ１６１″，１６２″又は第２，第３グループ１６２″，１６３″のＬＥＤ１６を使用するパターンと、幅方向中央の第２グループ１６２″のＬＥＤ１６のみを使用するパターンとの３つのパターンでダウンリンク領域ＤＡの道路幅方向の位置および寸法を調整することも可能である。
以上のようにダウンリンク領域ＤＡの道路幅方向の位置や寸法の調整を行うことによって、各車線Ｒ１〜Ｒ４（図２（ａ））の幅内に収まるようにダウンリンク領域ＤＡを設定することが可能となる。

本発明は、上記実施形態に限定されることなく適宜設計変更可能である。
例えば、上記実施形態では、車両進行方向又は道路幅方向の少なくとも端部側のＬＥＤ１６についてその使用の可否を切換え可能に構成しているが、当該ＬＥＤ１６の発光量の設定を変更可能（調整可能）に構成することもできる。この場合、端部側のＬＥＤ１６の発光量を高くしたり低くしたりすると、光の広がりが大きくなったり小さくなったりするので、ダウンリンク領域ＤＡの端部位置の車両進行方向又は道路幅方向の位置を調整することができ、上記実施形態と同様の作用効果を奏する。なお、ＬＥＤ１６の発光量調整は、ＬＥＤ１６へ流れる電流を調整することによって可能となり、当該調整をビーコン制御機７において行うように構成すればよい。

また、上記実施形態では、ダウンリンク領域ＤＡを車両進行方向又は道路幅方向に調整可能としているが、車両進行方向及び道路幅方向の双方に調整可能に構成してもよい。この場合、ＬＤＥ１６を車両進行方向及び道路幅方向の双方に並列して配置された複数のグループに分ける、すなわち、ＬＥＤ１６を碁盤目状に並列して配置される複数のグループに分けることによって、車両進行方向及び道路幅方向の双方にダウンリンク領域ＤＡを調整することが可能となる。

また、上記実施形態では、発光部１０を構成する多数のＬＥＤ１６（図３）の全て又は端部側の一部について、使用の可否を切換え可能又は発光量を調整可能に構成しているが、この構成に加えて、受光部１１の受光素子１７を、独立してアップリンク情報を受信可能な複数の受光素子で構成するとともに、この複数の受光素子を車両進行方向又は道路幅方向に並列して配置し、これら受光素子の全て又は並列方向の端部側の一部について使用可否を切換え可能又は受光レベルを調整可能に構成することもできる。この場合、ダウンリンク領域ＤＡだけでなくアップリンク領域ＵＡの車両進行方向又は道路幅方向の位置調整や大きさの調整をすることができ、また、アップリンク領域ＵＡとダウンリンク領域ＤＡとの相対位置をも個別に調整することが可能となる。

本発明の実施の形態に係る路車間通信システムの全体構成を示すブロック図である。 光ビーコンの平面図である。 ビーコンヘッドの内部を下側から見た場合の斜視図である。 光ビーコンのブロック図である。 光ビーコン及び車載機の通信領域を示す側面図である。 発光部を構成する発光素子の正面図である。 光ビーコンと路車間通信する車載機と、この車載機が搭載された車両の概略構成図である。 通信領域で行われる路車間通信の手順とデータ内容を示す概念図である。 他の実施形態に係る発光部を構成する発光素子の正面図である。 従来の光ビーコン及び車載機の通信領域を示す側面図である。

符号の説明

２ 車載機
４ 光ビーコン
７ ビーコン制御機（通信制御部）
８ ビーコンヘッド（投受光器）
１０ 発光部
１６ ＬＥＤ（発光素子）
３６ 第２のダウンリンク情報
Ａ 通信領域
Ｃ 車両
Ｒ 道路
Ｐ０ 停止線（所定位置）
ＤＡ ダウンリンク領域

Claims (5)

1. 車載機にダウンリンク情報を送信可能なダウンリンク領域を道路の所定範囲に設定する発光部を備えている光ビーコンであって、
   前記発光部を道路上方の所定位置に位置決めした状態で前記ダウンリンク領域を調整可能とする調整手段を備えていることを特徴とする光ビーコン。
2. 車載機にダウンリンク情報を送信可能なダウンリンク領域を道路の所定範囲に設定する発光部を備えている光ビーコンであって、
   前記発光部が、並列して配置された複数の発光素子により構成され、
   前記複数の発光素子のうち、少なくとも並列方向の端部側に配置された１又は複数の発光素子は、その使用の可否及び発光量のうち少なくとも１つの設定が変更可能に構成された調整用発光素子とされていることを特徴とする光ビーコン。
3. 前記車載機からのアップリンク情報を受信する受光部と、この受光部によって前記アップリンク情報を受信した後、前記発光部に所定のダウンリンク情報を送信させる通信制御部とを更に備えており、
   前記複数の発光素子が、車両進行方向に対応する方向に並列して配置され、
   前記所定のダウンリンク情報が、前記ダウンリンク領域内の位置からその車両進行方向の下流側の所定位置までの距離に関する距離情報を含んでいることを特徴とする請求項２記載の光ビーコン。
4. 前記所定のダウンリンク情報が、前記車載機に対する所定のダウンリンク情報の送信開始時を基準とした送信経過情報を含むことを特徴とする請求項３記載の光ビーコン。
5. 前記複数の発光素子のうち、並列方向の中央側に配置された発光素子が常時使用される常用発光素子とされている請求項２乃至４のいずれか１つに記載の光ビーコン。

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