JP2009037527A - 光ビーコン - Google Patents
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Abstract
【課題】アップ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】車載機から送信されたアップリンク情報を受信可能なアップリンク領域を道路の所定範囲に設定する受光部１１を備えた光ビーコンであって、受光部１１を、並列して配置された複数の受光素子１７１〜１７５により構成する。複数の受光素子１７１〜１７５のうち、少なくとも並列方向の端部側に配置された受光素子１７１，１７５を、使用の可否を選択的に切換え可能な調整用受光素子とする。
【選択図】 図７
【解決手段】車載機から送信されたアップリンク情報を受信可能なアップリンク領域を道路の所定範囲に設定する受光部１１を備えた光ビーコンであって、受光部１１を、並列して配置された複数の受光素子１７１〜１７５により構成する。複数の受光素子１７１〜１７５のうち、少なくとも並列方向の端部側に配置された受光素子１７１，１７５を、使用の可否を選択的に切換え可能な調整用受光素子とする。
【選択図】 図７
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）。
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。
図５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。
図５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。
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ＤＯ）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ＵＯ）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、当該第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。
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Ｐ０（例えば、停止線４０）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４０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）。
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を設計通りに正確に設定することが要求される。しかし、従来は、通信領域Ａを正確に設定するために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を構成するアップリンク領域ＵＡの調整作業は次のように行われていた。まず、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。道路Ｒ側では別の作業員がアップリンク光に相当する光を発光器により発光し、当該光を投受光器８の受光部１１が受信できる範囲を測定することによってアップリンク領域ＵＡの位置を確認する。アップリンク領域ＵＡ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は投受光器８の傾きや位置を変えることによってアップリンク領域ＵＡの位置を調整する。そして、このようなアップリンク領域ＵＡの確認作業と調整作業とを繰り返し行うことによって、アップリンク領域ＵＡ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。
例えば、通信領域Ａを構成するアップリンク領域ＵＡの調整作業は次のように行われていた。まず、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。道路Ｒ側では別の作業員がアップリンク光に相当する光を発光器により発光し、当該光を投受光器８の受光部１１が受信できる範囲を測定することによってアップリンク領域ＵＡの位置を確認する。アップリンク領域ＵＡ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は投受光器８の傾きや位置を変えることによってアップリンク領域ＵＡの位置を調整する。そして、このようなアップリンク領域ＵＡの確認作業と調整作業とを繰り返し行うことによって、アップリンク領域ＵＡ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の受光部１１がアップリンク光を受信できる範囲の測定は、通常、道路Ｒ側で発せられたアップリンク光の受光レベル値を受光部１１側で測定することによって行われる。この測定レベル値が所定の閾値を超えた場合に受信可能、閾値以下の場合は受信不可能と判断する。これは、僅かなアップリンク光しか受光できないと、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、車載機から送信されたアップリンク情報を受信可能なアップリンク領域を道路の所定範囲に設定する受光部を備えている光ビーコンであって、
前記受光部を道路上方の所定位置に位置決めした状態で前記アップ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受光部を位置決めした後、当該受光部の傾きや位置を変えることなく調整手段によってアップリンク領域の調整を行うことができる。つまり、受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、受光部側（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アップリンク領域の調整を行うことが可能となる。
前記受光部を道路上方の所定位置に位置決めした状態で前記アップ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受光部を位置決めした後、当該受光部の傾きや位置を変えることなく調整手段によってアップリンク領域の調整を行うことができる。つまり、受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、受光部側（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アップリンク領域の調整を行うことが可能となる。
本発明は、車載機から送信されたアップリンク情報を受信可能なアップリンク領域を道路の所定範囲に設定する受光部を備えている光ビーコンであって、
前記受光部が、並列して配置された複数の受光素子により構成され、
前記複数の受光素子のうち、少なくとも並列方向の端部側に配置された１又は複数の受光素子は、その使用の可否及び受光レベルのうち少なくとも１つの設定が変更可能に構成された調整用受光素子とされていることを特徴とする。
前記受光部が、並列して配置された複数の受光素子により構成され、
前記複数の受光素子のうち、少なくとも並列方向の端部側に配置された１又は複数の受光素子は、その使用の可否及び受光レベルのうち少なくとも１つの設定が変更可能に構成された調整用受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受光素子について、使用するか否かあるいは受光レベルの設定を変更することによって、当該受光素子に対応するアップリンク領域の端部（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受光部の傾きや位置を変えることなくアップリンク領域の調整を行うことが可能となる。そのため、道路側で受光素子の使用可否又は受光レベルの設定の変更作業を行うことによって、受光部側（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アップリンク領域の調整を行うことが可能となる。
複数の受光素子の並列方向（アップ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、並列方向の一端側或いは両端側、又は全ての受光素子が調整用受光素子とされていてもよい。
なお、複数の受光素子の並列方向（アップリンク領域の位置調整方向）を道路幅方向とした場合には、アップリンク領域の道路幅方向の寸法を車線毎に正確に設定できるので、ある車線を走行している車両の車載機から送信されたアップリンク情報をその車線に設置してある受光部によって確実に受光することができる。通常、光ビーコンと車載機との間で行われる路車間通信では、アップリンク情報を受けた後、光ビーコンから送信された車両ＩＤと車線番号によって車載機は自車両が走行している車線を認識することが可能であるため、受光部がアップリンク情報を正確に受信することは、車載機における車線認識精度を高めることになる。
前記調整用受光素子は、その他の受光素子に比べて並列方向の寸法を小さく形成することができる。これによって、アップリンク領域をより細かく調整することができ、より正確にアップリンク領域を設定することが可能となる。
本発明の光ビーコンは、ダウンリンク情報を送信する発光部と、前記複数の受光素子のいずれかによってアップリンク情報を受信したあと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、
前記複数の受光素子が、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、前記アップ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。
前記複数の受光素子が、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、前記アップ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。
この構成によれば、アップリンク領域内の位置からそ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、アップ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が、この発明では、車両進行方向に対応する方向に受光素子を並列しておくことによって、同方向に関するアップ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、通常アップ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アップ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、本発明のようにアップ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、当然にアップ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。
また、路車間通信は、通常アップ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アップ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、本発明のようにアップ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、当然にアップ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。
本発明の光ビーコンは、ダウンリンク情報を送信する発光部と、前記複数の受光素子のいずれかによってアップリンク情報を受信したあと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、
前記複数の受光素子が、前記アップリンク領域を車両進行方向に複数の分割領域に区分けするように並列して配置され、
前記所定のダウンリンク情報が、前記アップリンク情報を受信した受光素子に対応する分割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。
前記複数の受光素子が、前記アップリンク領域を車両進行方向に複数の分割領域に区分けするように並列して配置され、
前記所定のダウンリンク情報が、前記アップリンク情報を受信した受光素子に対応する分割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。
この構成によれば、複数の受光素子が、アップリンク領域を車両進行方向に複数の分割領域に区分けするように並列して配置されているので、アップリンク情報を受信した受光素子を特定することによって、車載機が車両進行方向のどの分割領域からアップリンク情報を送信したかを判別することができる。そして、アップリンク情報を送信した分割領域内の位置からそ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より正確な距離を認識させることが可能となり、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。
したがって、この発明は、通常アップリンク領域の上流端付近で完了する路車間通信が、悪天候による雨滴や霧、或いはワイパ動作等のために完了せず、アップリンク領域内の下流側で完了するような場合（アップリンク領域内の下流側で送信されたアップリンク光が受光部で受光されるような場合）に、より正確な距離を車載機に認識させることができる点で、非常に有用である。
（新請求項６（旧請求項３）の対応部分）
上記構成において、複数の受光素子のうち並列方向の中央側に配置された受光素子は、常時使用される常用受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受光素子は、アップリンク領域の中央側に対応するため、受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、このような受光素子については使用可否や受光レベルの設定の変更を不要とし、使用可否等を変更可能にする受光素子の数を減らすことによって、使用可否等の変更のための電気回路の構造や受光素子の制御構造等を簡素化することができる。
上記構成において、複数の受光素子のうち並列方向の中央側に配置された受光素子は、常時使用される常用受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受光素子は、アップリンク領域の中央側に対応するため、受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、このような受光素子については使用可否や受光レベルの設定の変更を不要とし、使用可否等を変更可能にする受光素子の数を減らすことによって、使用可否等の変更のための電気回路の構造や受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、光ビーコンの受光部によって設定されるアップリンク領域を短時間で簡単に調整することができる。
〔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。
〔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。
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。
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。
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発信させるための指令を制御部９に与える。
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発信させるための指令を制御部９に与える。
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。
図５は、光ビーコン４及び車載機の通信領域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ｃ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８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８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。
図８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８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。
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。これらの各機能部３０，３２の処理内容については後述する。
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。これらの各機能部３０，３２の処理内容については後述する。
〔路車間通信の内容〕
図９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９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９のＦ１）。なお、この段階では、車線通知情報には未だ車両ＩＤや車線番号は格納されていない。
図９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９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９のＦ１）。なお、この段階では、車線通知情報には未だ車両ＩＤや車線番号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、車線番号無し）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９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９のＦ３）。
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９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９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９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９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９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のいずれに自車両の車両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）までの長さ情報である距離情報等が含まれている。
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９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、この支援情報に基づいてドライバに対する各種の安全運転支援を行うようになっている。
〔アップリンク領域ＵＡ及び受光素子１７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からのアップリンク情報３５を受信することができるアップリンク領域ＵＡは、ビーコンヘッド８の受光部１１によってその位置や大きさが設定されている。図６に示すように、受光部１１は、基板１９上に固定された受光素子１７と、この受光素子１７に対して間隔をあけて対向配置された集光レンズ１８とを備えている。集光レンズ１８の光軸ＦＬは、後斜め下方に向くように設定されている。集光レンズ１８の焦点ＦＰは、光軸ＦＬ上で集光レンズ１８の後斜め下方に位置するように配置されている。
以上のように、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３５を受信することができるアップリンク領域ＵＡは、ビーコンヘッド８の受光部１１によってその位置や大きさが設定されている。図６に示すように、受光部１１は、基板１９上に固定された受光素子１７と、この受光素子１７に対して間隔をあけて対向配置された集光レンズ１８とを備えている。集光レンズ１８の光軸ＦＬは、後斜め下方に向くように設定されている。集光レンズ１８の焦点ＦＰは、光軸ＦＬ上で集光レンズ１８の後斜め下方に位置するように配置されている。
集光レンズ１８は、車載ヘッド２７からのアップリンク光ＵＯを透過すると、当該アップリンク光ＵＯを受光素子１７の受光面１７ａに垂直な方向に屈折させ、受光素子１７は、集光レンズ１８を通過したアップリンク光ＵＯを受光面１７ａで受光する。したがって、受光素子１７がアップリンク光ＵＯを受光可能なアップリンク領域ＵＡは、集光レンズ１８を介して受光素子１７の受光面１７ａの輪郭形状を上下、左右に１８０°反転させた形状で道路Ｒ上に投影した範囲となる。従って、図６に示す例では、受光面１７ａの上端（上流端）１７ａ１が、アップリンク領域ＵＡの下流端ｂに対応し、受光面１７ａの下流端１７ａ２が、アップリンク領域ＵＡの上流端ｃに対応する。
図７は、受光部１１の受光素子１７を示す正面図である。本実施形態の受光素子１７は、１つのチップ上に実質的に独立する複数の受光素子（以下、「分割受光素子」という）１７１〜１７５を備えることによって構成されている。この複数の分割受光素子１７１〜１７５は、それぞれ道路幅方向に細長く形成され、車両進行方向に並列して配置されている。また、複数の分割受光素子１７１〜１７５は、互いに車両進行方向に同じ寸法に形成されている。なお、図７に示す例では、受光素子１７が５つの分割受光素子１７１〜１７５により構成されており、以下これらの分割受光素子１７１〜１７５を第１〜第５分割受光素子と呼称する。
第１〜第５分割受光素子１７１〜１７５は、それぞれ第１〜第５アンプ１５１〜１５５を介して個別に制御部９に接続されている。そして、第１〜第５分割受光素子１７１〜１７５はそれぞれ独立してアップリンク光ＵＯを受信可能であり、受信した信号をそれぞれ第１〜第５アンプ１５１〜１５５を介して制御部９に出力することができる。
また、第１〜第５分割受光素子１７１〜１７５は、それぞれ使用の可否を変更する（切換える）ことができるように構成されている。そして、どの分割受光素子１７１〜１７５を使用するかを選択することによって、アップリンク領域ＵＡの車両進行方向の位置や長さを調整することができるようになっている。第１〜第５分割受光素子１７１〜１７５の使用可否の切換えは、例えば、第１〜第５分割受光素子１７１〜１７５からの電気信号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、このスイッチを道路側で操作することによって行うようにする。
ここで、本実施形態では、受光部１１の受光素子１７を構成する複数の分割受光素子１７１〜１７５の使用可否をスイッチ等によって選択的に切換可能とする構成が、アップリンク領域ＵＡの位置や長さを調整する調整手段を構成している。
本実施形態では、５つの分割受光素子１７１〜１７５のうち４つの分割受光素子を用いることによって、車両進行方向に所定の長さのアップリンク領域ＵＡが設定されるように、各分割受光素子１７１〜１７５の並列方向の寸法が設定されている。したがって、図７に示すように、連続して並ぶ４つの第１〜第４分割受光素子１７１〜１７４を使用可とし、残りの第５分割受光素子１７５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分割受光素子１７２〜１７５を使用可とし、残りの第１分割受光素子１７１を使用不可とするパターンＢとの２つのパターンでアップリンク領域ＵＡ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△ｄｂｃで示す領域と△ｄｂ′ｃ′で示す領域とにアップリンク領域ＵＡ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アップリンク領域ＵＡ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アップリンク領域ＵＡ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、道路上でアップリンク領域ＵＡ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、上記のようにアップリンク領域ＵＡの位置を調整することによって、ダウンリンク領域ＤＡ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、アップリンク領域ＵＡの車両進行方向の上流端をダウンリンク領域ＤＡ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分割受光素子１７１〜１７５は、その全てを使用の可否を切換可能にした調整用受光素子とするに限らず、並列方向（車両進行方向）の両端に相当する第１，第５分割受光素子１７１，１７５を調整用受光素子として構成し、並列方向中央側の第２〜第４分割受光素子１７２〜１７４を使用可否の切換えができない（常に使用される）常用受光素子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分割受光素子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分割受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つの分割受光素子１７１〜１７５によって受光素子１７を構成しているが、分割受光素子の車両進行方向の寸法をより小さくするとともに分割受光素子の数をより多くすることによって、より細かいアップリンク領域ＵＡの位置調整を行うことができる。
また、本実施形態では、５つの分割受光素子１７１〜１７５のうち４つを用いてアップリンク領域ＵＡを設定しているが、３つ又はそれ以下の分割受光素子を用いてアップリンク領域ＵＡを設定することができる。使用可とする分割受光素子の数を変えることによってアップリンク領域ＵＡ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分割受光素子１７１又は第５分割受光素子１７５のみによって調整用受光素子を構成することができる。この場合、アップリンク領域ＵＡの上流端又は下流端の位置を調整しつつ、アップリンク領域ＵＡの車両進行方向の長さを変更することができる。
さらに、以上の説明では、第１〜第５分割受光素子１７１〜１７５の使用の可否を切換えることによって、アップリンク領域の位置等の調整を行っているが、第１〜第５分割受光素子１７１〜１７５の受光レベルの設定を変更（調整）することによって、アップリンク領域ＵＡの位置等を調整するようにしてもよい。この場合について以下に説明する。なお、第１〜第５分割受光素子１７１〜１７５の受光レベルを調整するには、それぞれに接続された第１〜第５アンプ１５１〜１５５のゲインを調整するなどの方法を採用することができる。
車載ヘッド２７から発せられるアップリンク光は、集光レンズ１８（図６）によって集光され、原則として５つの分割受光素子１７１〜１７５のいずれか１つに照射される。しかし、アップリンク光ＵＯを発した車載ヘッド２７の位置によっては、分割受光素子１７１〜１７５のうち隣接する２つの分割受光素子の境界付近に照射されることもある。この場合、２つの分割受光素子が受けた受光量の合計が受光部１１に対するアップリンク光の到達光量となる。
そして、例えば図７に示すように、隣接する２つの分割受光素子１７１と１７２との境界にアップリンク光が照射（符号Ｑで示す）された場合、アップリンク光が発せられた位置がアップリンク領域ＵＡの上流側になるほど上流側に相当する分割受光素子１７１の光量が大きくなり、アップリンク光が発せられた位置がアップリンク領域ＵＡの下流側になるほど下流側に相当する分割受光素子１７２の光量が大きくなる。
そのため、分割受光素子１７１の受光レベルを段階的に下げることによって、アップリンク領域ＵＡの上流端の位置を微調整することが可能となる。すなわち、分割受光素子１７１と１７２との境界に相当する地点でアップリンク領域ＵＡの上流端を設定する場合（図３に示すｃ′の地点で当該上流端を設定する場合）、ｃ′の地点と、それよりも僅かに上流側の地点とからそれぞれ作業員によってアップリンク光に相当する光信号を発光し、前者の地点で発光した場合の受信部１１への到達光量（分割受光素子１７１，１７２の合計受光量）が所定の閾値以上となり、且つ、後者の地点で発光した場合の受光部１１への到達光量が所定の閾値以下となるように、分割受光素子１７１の受光レベルを設定すればよい。このようにすることで、各分割受光素子の使用の可否を切換える場合よりもさらにきめ細かいアップリンク領域ＵＡの設定調整をすることができる。
以上説明したように、アップリンク領域ＵＡは、第１〜第５分割受光素子１７１〜１７５の受光面が道路Ｒに投影される範囲として設定される。また、第１〜第５分割受光素子１７１〜１７５は、それぞれ独立してアップリンク光ＵＯを受信することができる。そのため、アップリンク領域ＵＡは、各分割受光素子１７１〜１７５が道路に投影される範囲で車両進行方向に複数の領域（分割領域）に区分けされることになる。
例えば、図５に△ｄｂｃで示すアップリンク領域ＵＡは、当該アップリンク領域ＵＡを設定する４つの分割受光素子１７１〜１７４（図７）に応じた４つの分割領域ＵＡ１〜ＵＡ４に境界Ｋで区分けされる。そして、各分割領域ＵＡ１〜ＵＡ４において車載機２から送信されたアップリンク光ＵＯは、それぞれ対応する分割受光素子１７１〜１７４によって受信される。
本実施形態では、アップリンク領域ＵＡが複数の分割領域ＵＡ１〜ＵＡ４に区分けされることを利用して、アップリンク光ＵＯを送信した車載機２の位置を精度よく認識し、これを安全運転支援に役立てるようにしている。以下、安全運転支援の詳細な内容について説明する。
〔安全運転支援〕
図９を参照して説明したように、ビーコンヘッド８から送信される第２のダウンリンク情報３６には、通信領域Ａからその下流側の所定位置Ｐ０（図５）までの距離情報が含まれる。車載機２は、この第２のダウンリンク情報３６を受信すると、所定位置Ｐ０までの距離を認識して位置標定を行い（図９のＦ８）、これに基づいてドライバに対する安全運転支援を行う。距離情報の起点となる地点は、アップリンク領域ＵＡの上流端（図５の線分ｃｄ上の位置）とすることができる。通常、上述の路車間通信はアップリンク領域ＵＡの上流端付近で完了し、車載機２は、たいていの場合、前記距離情報をアップリンク領域ＵＡの上流端付近で受信するからである。
しかしながら、本実施形態では、受光素子１７が複数の分割受光素子１７１〜１７４に応じてアップリンク領域ＵＡが複数の分割領域ＵＡ１〜ＵＡ４に区分けされているので、これを有効に利用して以下のようにして距離情報を設定することもできる。
図９を参照して説明したように、ビーコンヘッド８から送信される第２のダウンリンク情報３６には、通信領域Ａからその下流側の所定位置Ｐ０（図５）までの距離情報が含まれる。車載機２は、この第２のダウンリンク情報３６を受信すると、所定位置Ｐ０までの距離を認識して位置標定を行い（図９のＦ８）、これに基づいてドライバに対する安全運転支援を行う。距離情報の起点となる地点は、アップリンク領域ＵＡの上流端（図５の線分ｃｄ上の位置）とすることができる。通常、上述の路車間通信はアップリンク領域ＵＡの上流端付近で完了し、車載機２は、たいていの場合、前記距離情報をアップリンク領域ＵＡの上流端付近で受信するからである。
しかしながら、本実施形態では、受光素子１７が複数の分割受光素子１７１〜１７４に応じてアップリンク領域ＵＡが複数の分割領域ＵＡ１〜ＵＡ４に区分けされているので、これを有効に利用して以下のようにして距離情報を設定することもできる。
光ビーコン４のビーコン制御機７は、図５に示すように、前記距離情報として通信領域Ａの所定位置Ｐ１〜Ｐ４からその下流側の所定位置Ｐ０までの距離Ｌ１〜Ｌ４の数値を予め記憶装置に記憶している。そして、この距離Ｌ１〜Ｌ４についての距離情報のいずれかを第２のダウンリンク情報３６の送信フレームに格納して、当該フレームをビーコンヘッド８から繰り返し送出する。
各距離Ｌ１〜Ｌ４の上流端（起点）Ｐ１〜Ｐ４は、アップリンク領域ＵＡの各分割領域ＵＡ１〜ＵＡ４に応じて４カ所設定されている。本実施形態では、車載機２の高さｈにおける各分割領域ＵＡ１〜ＵＡ４の車両進行方向の上流端を、各距離Ｌ１〜Ｌ４の上流端Ｐ１〜Ｐ４に設定している。ただし、各分割領域ＵＡ１〜ＵＡ４の車両進行方向の中央位置や下流端に距離Ｌ１〜Ｌ４の上流端Ｐ１〜Ｐ４を設定することも可能である。
ビーコン制御機７は、予め記憶した複数の距離Ｌ１〜Ｌ４についての距離情報のうちいずれかを選択し、第２のダウンリンク情報３６の送信フレームに格納する。そして、どの距離Ｌ１〜Ｌ４を選択するかは、ダウンリンクの切換え前にアップリンク情報を受信した分割受光素子１７１〜１７４（図７）に基づいて決定される。
例えば、最上流側の分割領域ＵＡ１において、道路Ｒ上を走行している車両Ｃの車載ヘッド２７がアップリンク情報３５を送信し、この分割領域ＵＡ１に対応する分割受光素子１７１が当該アップリンク情報３５を受信した場合、ビーコン制御機（ダウンリンク切り替え制御部）７は、アップリンク情報３５を受信した分割受光素子１７１を特定し、それに対応する距離情報Ｌ１を選択するとともに、ダウンリンクを切換え、発光部１０を介して距離Ｌ１についての距離情報を含む第２のダウンリンク情報３６を送信する。
例えば、最上流側の分割領域ＵＡ１において、道路Ｒ上を走行している車両Ｃの車載ヘッド２７がアップリンク情報３５を送信し、この分割領域ＵＡ１に対応する分割受光素子１７１が当該アップリンク情報３５を受信した場合、ビーコン制御機（ダウンリンク切り替え制御部）７は、アップリンク情報３５を受信した分割受光素子１７１を特定し、それに対応する距離情報Ｌ１を選択するとともに、ダウンリンクを切換え、発光部１０を介して距離Ｌ１についての距離情報を含む第２のダウンリンク情報３６を送信する。
他の分割領域ＵＡ２〜ＵＡ４に対応する分割受光素子１７２〜１７４のいずれかがアップリンク情報３５を受信した場合は、ビーコン制御機７は、上流点がＰ２〜Ｐ４となるいずれかの距離Ｌ２〜Ｌ４を選択し、当該距離Ｌ２〜Ｌ４についての距離情報を含む第２のダウンリンク情報３６を送信する。
図８に示すように、上記距離情報を含む第２のダウンリンク情報３６を車載ヘッド２７が受信すると、車載コンピュータ２６の距離認識部３０は、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て、前記距離Ｌ１〜Ｌ４を認識する。
そして、車載コンピュータ２６の支援制御部３２は距離Ｌ１〜Ｌ４を利用して、ドライバに対する安全運転支援を行う。
そして、車載コンピュータ２６の支援制御部３２は距離Ｌ１〜Ｌ４を利用して、ドライバに対する安全運転支援を行う。
支援制御部３２は、例えば、停止線４０までの距離Ｌ１〜Ｌ４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〜Ｌ４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〜Ｌ４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。
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〜Ｌ４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。
以上のように本実施形態では、ビーコンヘッド８の受光素子１７が複数の分割受光素子１７１〜１７４に分割され、各分割受光素子１７１〜１７４に応じてアップリンク領域ＵＡが複数の分割領域ＵＡ１〜ＵＡ４に区分けされており、アップリンク情報３５を受信した分割受光素子１７１〜１７５に応じて各分割領域ＵＡ１〜ＵＡ４から所定位置Ｐ０までの距離Ｌ１〜Ｌ４を選択し、その距離情報を第２のダウンリンク情報３６に含ませているので、距離情報の起点（車両進行方向の上流端）と実際の車両（車載機２）の位置とが大きく離れてしまうことはほとんど無く、車載機２において所定位置Ｐ０までの距離を正確に認識させることができる。これにより、ドライバに対する安全運転支援を精度よく行うことができる。
また、本実施形態では、路車間通信の確実性が低い条件、例えばアップリンク光がビーコンヘッド８まで到達しにくくなるような雨天や濃霧等の気象条件やワイパーを作動させているような条件でも、精度良く所定位置Ｐ０までの距離を認識することが可能となる。
つまり、路車間通信の確実性が高い条件であれば、最初にアップリンク領域ＵＡ内で送信されたアップリンク情報３５はビーコンヘッド８の受光素子１７に正確に受信され、車載コンピュータ２６がダウンリンクの切り替えを認識する（第２のダウンリンク情報を受信する）時点の車両Ｃの位置は、概ねアップリンク領域ＵＡの最上流端位置Ｐ１付近になると考えられる。しかし、路車間通信の確実性が低い条件では、最初にアップリンク領域ＵＡ内で送信されたアップリンク情報３５が受光素子１７に正確に受信されない場合があり、車載コンピュータ２６がダウンリンクの切り替えを認識できるまで、アップリンク送信周期ごとにアップリンク情報３５を繰り返し送信することになる。このため、ダウンリンクの切り替えを認識した時点における車載機２の位置は、アップリンク領域ＵＡの最上流端Ｐ１よりも、アップリンク情報３５を繰り返し送信する間に走行した距離の分だけ下流側に離れた地点となる（例えば、図５に点線で示す車両Ｃ２の車載機２の位置Ｐ３）。
つまり、路車間通信の確実性が高い条件であれば、最初にアップリンク領域ＵＡ内で送信されたアップリンク情報３５はビーコンヘッド８の受光素子１７に正確に受信され、車載コンピュータ２６がダウンリンクの切り替えを認識する（第２のダウンリンク情報を受信する）時点の車両Ｃの位置は、概ねアップリンク領域ＵＡの最上流端位置Ｐ１付近になると考えられる。しかし、路車間通信の確実性が低い条件では、最初にアップリンク領域ＵＡ内で送信されたアップリンク情報３５が受光素子１７に正確に受信されない場合があり、車載コンピュータ２６がダウンリンクの切り替えを認識できるまで、アップリンク送信周期ごとにアップリンク情報３５を繰り返し送信することになる。このため、ダウンリンクの切り替えを認識した時点における車載機２の位置は、アップリンク領域ＵＡの最上流端Ｐ１よりも、アップリンク情報３５を繰り返し送信する間に走行した距離の分だけ下流側に離れた地点となる（例えば、図５に点線で示す車両Ｃ２の車載機２の位置Ｐ３）。
この際、仮に、第２のダウンリンク情報に含ませる距離情報の起点位置がアップリンク領域ＵＡの上流端Ｐ１のみであると、当該上流端Ｐ１と、実際の車載機の位置Ｐ３とが大きく離れ、距離認識精度は低下する。特に、車両の走行速度が大きい場合やアップリンク送信周期が長く設定されている場合は、距離認識精度が一層低下する可能性がある。
本実施形態の場合、アップリンク領域ＵＡが分割領域ＵＡ１〜ＵＡ４に区分けされているので、最初のアップリンク情報３５が、例えば最上流側の分割領域ＵＡ１で受信されなかったとしても、アップリンク情報を受信した他の分割領域ＵＡ２〜ＵＡ４内の位置Ｐ２〜Ｐ４を起点とした距離情報を第２のダウンリンク情報に含ませることができ、距離認識精度の低下を抑制することができる。
本実施形態の場合、アップリンク領域ＵＡが分割領域ＵＡ１〜ＵＡ４に区分けされているので、最初のアップリンク情報３５が、例えば最上流側の分割領域ＵＡ１で受信されなかったとしても、アップリンク情報を受信した他の分割領域ＵＡ２〜ＵＡ４内の位置Ｐ２〜Ｐ４を起点とした距離情報を第２のダウンリンク情報に含ませることができ、距離認識精度の低下を抑制することができる。
なお、アップリンク領域ＵＡの２つの分割領域の境界Ｋ付近で車載機２からアップリンク情報が送信された場合、当該２つの分割領域に対応する２つの分割受光素子によって同時にアップリンク情報が受信される場合がある。この場合、距離情報の起点を、当該２つの分割領域の境界Ｋ上の位置Ｐ２〜Ｐ４とすることができる。
また、距離情報は、所定位置Ｐ０までの直接的な距離とするに限られず、所定位置Ｐ０までの距離を一意に決定しうる情報であれば、どのような形式であってもよい。例えば、分割領域ＵＡ１の上流端Ｐ１から下流側の所定位置Ｐ０までの距離Ｌ１にかかる第１の距離情報と、分割領域ＵＡ１の上流端Ｐ１から他の分割領域ＵＡ２〜ＵＡ４の上流端Ｐ２〜Ｐ４までの距離Ｌ２′〜Ｌ４′にかかる第２の距離情報とによって距離情報を構成することができる。この場合、距離Ｌ１にかかる第１の距離情報と、アップリンク情報を受信した分割受光素子に対応する分割領域ＵＡ２〜ＵＡ４についての距離Ｌ２′〜Ｌ４′にかかる第２の距離情報とを第２のダウンリンク情報３６に含ませる。この第２のダウンリンク情報３６を車載ヘッド２７が受信したとき、車載コンピュータ２６の距離認識部３０によって、そのダウンリンク情報３６に含まれる第１の距離情報と第２の距離情報とから実距離Ｌ２〜Ｌ４を演算させればよい。
距離情報にかかる距離Ｌ１〜Ｌ４の下流端については、停止線４０のほか、信号機３８の設置位置や車両感知器の位置としてもよい。
また、距離情報は、所定位置Ｐ０までの直接的な距離とするに限られず、所定位置Ｐ０までの距離を一意に決定しうる情報であれば、どのような形式であってもよい。例えば、分割領域ＵＡ１の上流端Ｐ１から下流側の所定位置Ｐ０までの距離Ｌ１にかかる第１の距離情報と、分割領域ＵＡ１の上流端Ｐ１から他の分割領域ＵＡ２〜ＵＡ４の上流端Ｐ２〜Ｐ４までの距離Ｌ２′〜Ｌ４′にかかる第２の距離情報とによって距離情報を構成することができる。この場合、距離Ｌ１にかかる第１の距離情報と、アップリンク情報を受信した分割受光素子に対応する分割領域ＵＡ２〜ＵＡ４についての距離Ｌ２′〜Ｌ４′にかかる第２の距離情報とを第２のダウンリンク情報３６に含ませる。この第２のダウンリンク情報３６を車載ヘッド２７が受信したとき、車載コンピュータ２６の距離認識部３０によって、そのダウンリンク情報３６に含まれる第１の距離情報と第２の距離情報とから実距離Ｌ２〜Ｌ４を演算させればよい。
距離情報にかかる距離Ｌ１〜Ｌ４の下流端については、停止線４０のほか、信号機３８の設置位置や車両感知器の位置としてもよい。
〔他の実施形態〕
図１０は、受光素子を構成する分割受光素子の他の実施形態を示す概略図である。図１０（ａ）に示す受光素子１７′は、第１実施形態と同様に５つの分割受光素子１７１′〜１７５′により構成されているが、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分割受光素子１７１′，１７２′，１７４′，１７５′の同方向の寸法が、並列方向の中央側の第３分割受光素子１７３′の寸法よりも狭く形成されている。図７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分割受光素子１７３′が、第１実施形態における第２〜第４分割受光素子１７２〜１７４に相当し、並列方向の一端側の第１，第２分割受光素子１７１′，１７２′が、第１実施形態における第１分割受光素子１７１に、同他端側の第４，第５分割受光素子１７４′，１７５′が、第１実施形態における第５分割受光素子１７５に相当している。
図１０は、受光素子を構成する分割受光素子の他の実施形態を示す概略図である。図１０（ａ）に示す受光素子１７′は、第１実施形態と同様に５つの分割受光素子１７１′〜１７５′により構成されているが、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分割受光素子１７１′，１７２′，１７４′，１７５′の同方向の寸法が、並列方向の中央側の第３分割受光素子１７３′の寸法よりも狭く形成されている。図７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分割受光素子１７３′が、第１実施形態における第２〜第４分割受光素子１７２〜１７４に相当し、並列方向の一端側の第１，第２分割受光素子１７１′，１７２′が、第１実施形態における第１分割受光素子１７１に、同他端側の第４，第５分割受光素子１７４′，１７５′が、第１実施形態における第５分割受光素子１７５に相当している。
そして、本実施形態では、第１〜第３分割受光素子１７１′〜１７３′を使用可に設定し、他の第４，第５分割受光素子１７４′，１７５′を使用不可に設定するパターンＡと、第２〜第４分割受光素子１７２′〜１７４′を使用可に設定し、第１，第５分割受光素子１７１′，１７５′を使用不可に設定するパターンＢと、第３〜第５分割受光素子１７３′，〜１７５′を使用可に設定し、第１，第２分割受光素子１７１′，１７２′を使用不可に設定するパターンＣの３つのパターンでアップリンク領域ＵＡ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アップリンク領域ＵＡ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分割受光素子１７３′については、使用可否を切換不能とした常用受光素子として構成してもよい。また、調整用受光素子は、第１実施形態で説明したように受光レベルの設定を変更可能に構成したものであってもよい。
なお、この実施形態や前述の第１実施形態において、アップリンク領域ＵＡの上流端の調整が特に重要であるため、調整用受光素子は、アップリンク領域ＵＡの上流端に対応した並列方向一端部の分割受光素子のみとしてもよい。また、並列方向両端部の分割受光素子を調整用受光素子とする場合であっても、上流端側の受光素子の並列方向の寸法のみを小さくするように形成しておいてもよい。
図１０（ｂ）に示す受光素子１７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分割受光素子１７１″〜１７３″により構成されている。そして、第１，第２分割受光素子１７１″，１７２″を使用可とし、第３分割受光素子１７３″を使用不可にするパターンＤと、第２，第３分割受光素子１７２″，１７３″を使用可とし、第１分割受光素子１７１″を使用不可とするパターンＥとの２つのパターンでアップリンク領域ＵＡの道路幅方向の位置調整を行うことができる。
また、全ての分割受光素子１７１″〜１７３″を使用するパターンと、並列する第１，第２分割受光素子１７１″，１７２″又は第２，第３分割受光素子１７２″，１７３″を使用するパターンと、幅方向中央の第２分割受光素子１７２″のみを使用するパターンとの３つのパターンでアップリンク領域ＵＡの道路幅方向の寸法を調整することも可能である。
以上のようにアップリンク領域ＵＡ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アップリンク領域ＵＡを設定することが可能となる。
各車線Ｒ１〜Ｒ４に設定されるアップリンク領域ＵＡが隣の車線Ｒ１〜Ｒ４にまではみ出して設定されていると、ある車線を走行している車両Ｃの車載機２から送信されたアップリンク情報がその車線のビーコンヘッド８だけでなく隣の車線のビーコンヘッド８によっても受信されてしまう可能性が生じる。この場合、光ビーコン４は、車両が走行している車線の車線番号が対応づけられた車両ＩＤと、隣接する車線の車線番号が対応づけられた同じ車両ＩＤとを車線通知情報の中に格納し、第２のダウンリンク情報に含ませて送信する。そして、この第２のダウンリンク情報を車載機２が受信すると、当該車載機２は、車線通知情報内の自身の車両ＩＤを確認することはできるが、自車両Ｃがどちらの車線を走行しているかを認識できなくなるという不都合が生じる。
したがって、本実施形態のように、アップリンク領域ＵＡの道路幅方向の位置や寸法の調整を可能にすることは路車間通信を適切に行ううえで非常に有用である。
各車線Ｒ１〜Ｒ４に設定されるアップリンク領域ＵＡが隣の車線Ｒ１〜Ｒ４にまではみ出して設定されていると、ある車線を走行している車両Ｃの車載機２から送信されたアップリンク情報がその車線のビーコンヘッド８だけでなく隣の車線のビーコンヘッド８によっても受信されてしまう可能性が生じる。この場合、光ビーコン４は、車両が走行している車線の車線番号が対応づけられた車両ＩＤと、隣接する車線の車線番号が対応づけられた同じ車両ＩＤとを車線通知情報の中に格納し、第２のダウンリンク情報に含ませて送信する。そして、この第２のダウンリンク情報を車載機２が受信すると、当該車載機２は、車線通知情報内の自身の車両ＩＤを確認することはできるが、自車両Ｃがどちらの車線を走行しているかを認識できなくなるという不都合が生じる。
したがって、本実施形態のように、アップリンク領域ＵＡの道路幅方向の位置や寸法の調整を可能にすることは路車間通信を適切に行ううえで非常に有用である。
上記各実施形態では、受光部１１を構成する受光素子１７，１７′，１７″を、車両進行方向或いは道路幅方向に並列して配置された分割受光素子によって構成する例を説明したが、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分割受光素子、すなわち、碁盤目状（例えば８×８等）に並列して配置された複数の分割受光素子によって受光素子を構成し、それぞれの分割受光素子の使用の可否を切換えたり、受光レベルの設定を変更したりすることができる。この場合、車両進行方向と、道路幅方向との双方についてアップリンク領域ＵＡをより一層厳密に調整することができる。そのため、例えば、投受光器８が垂直方向に対して所定の角度だけ歪んで固定され、これによって道路Ｒ上に投影されるアップリンク領域ＵＡも垂直方向に対してある程度だけ歪んで設定され、アップリンク領域ＵＡの角部が隣接する車線にはみ出してしまったような場合に、当該角部に対応する分割受光素子を使用しないようにしたり、受光レベルの設定値を小さくしたりすることで、隣接する車線において発せられたアップリンク光を受信しないように微調整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。
上記実施形態では、受光部１１の受光素子１７を複数の分割受光素子で構成し、分割受光素子の全て又は端部側の一部について使用可否を切換可能に構成しているが、この構成に加えて、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、使用の可否を切換可能に構成したり、又は、発光レベルの設定値を変更（調整）可能に構成したりすることもできる。
この場合、アップリンク領域ＵＡだけでなくダウンリンク領域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ＵＡとの相対位置をも個別に調整することが可能となる。
上記実施形態では、受光部１１の受光素子１７を複数の分割受光素子で構成し、分割受光素子の全て又は端部側の一部について使用可否を切換可能に構成しているが、この構成に加えて、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、使用の可否を切換可能に構成したり、又は、発光レベルの設定値を変更（調整）可能に構成したりすることもできる。
この場合、アップリンク領域ＵＡだけでなくダウンリンク領域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ＵＡとの相対位置をも個別に調整することが可能となる。
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
１１ 受光部
１７ 受光素子
３０ 距離認識部
３５ アップリンク情報
３６ 第２のダウンリンク情報
Ａ 通信領域
Ｃ 車両
Ｒ 道路
Ｐ０ 所定位置（停止線）
ＤＡ ダウンリンク領域
ＵＡ アップリンク領域
ＵＡ１〜ＵＡ４ 分割領域
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
１１ 受光部
１７ 受光素子
３０ 距離認識部
３５ アップリンク情報
３６ 第２のダウンリンク情報
Ａ 通信領域
Ｃ 車両
Ｒ 道路
Ｐ０ 所定位置（停止線）
ＤＡ ダウンリンク領域
ＵＡ アップリンク領域
ＵＡ１〜ＵＡ４ 分割領域
Claims (6)
- 車載機から送信されたアップリンク情報を受信可能なアップリンク領域を道路の所定範囲に設定する受光部を備えている光ビーコンであって、
前記受光部を道路上方の所定位置に位置決めした状態で前記アップ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。 - 車載機から送信されたアップリンク情報を受信可能なアップリンク領域を道路の所定範囲に設定する受光部を備えている光ビーコンであって、
前記受光部が、並列して配置された複数の受光素子により構成され、
前記複数の受光素子のうち、少なくとも並列方向の端部側に配置された１又は複数の受光素子は、その使用の可否及び受光レベルのうち少なくとも１つの設定が変更可能に構成された調整用受光素子とされていることを特徴とする光ビーコン。 - 前記調整用受光素子は、その他の受光素子に比べて並列方向の寸法が小さく形成されていることを特徴とする請求項２記載の光ビーコン。
- ダウンリンク情報を送信する発光部と、前記複数の受光素子のいずれかによってアップリンク情報を受信したあと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、
前記複数の受光素子が、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、前記アップ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又は３に記載の光ビーコン。 - ダウンリンク情報を送信する発光部と、前記複数の受光素子のいずれかによってアップリンク情報を受信したあと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、
前記複数の受光素子が、前記アップリンク領域を車両進行方向に複数の分割領域に区分けするように並列して配置され、
前記所定のダウンリンク情報が、前記アップリンク情報を受信した受光素子に対応する分割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乃至４のいずれか１つに記載の光ビーコン。 - 前記複数の受光素子のうち、並列方向の中央側に配置された受光素子が常時使用される常用受光素子とされている請求項２乃至５のいずれか１つに記載の光ビーコン。
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