JP2009251876A - 車両監視・制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】車両監視・制御システムにおいて、安価で容易に車両の監視・制御できるようなシステムを構築する。
【解決手段】ＩＥＥＥ８０２．１５．４規格に準拠した通信より、監視装置と中継器、また、中継器同士が互いに通信するメッシュネットワークを構築する。中継器は、監視される車両のセンサまたは情報入力装置より取得された車両情報を収集する。監視装置は、中継器を介して監視する車両の車両情報を収集し、分析制御装置に車両情報を送信する。分析制御装置は、その車両情報に基づきデータベースなどを参照して解析して、車両制御情報を生成し、監視装置と中継器を介してその車両に送信する。監視された車両は、その車両制御情報に基づき制御される。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両監視・制御システムに係り、中継器が他の中継器の情報を中継しながら通信をおこなうメッシュネットワークを利用して、簡易なシステムで車両の監視・制御をおこなうことを可能にする車両監視・制御システムに関する。

車両の監視技術の例として、デジタル無線を用いてタクシーの位置などの車両情報を、基地局（配車司令室）と無線通信して監視する方法が周知である。これにより、迅速かつ正確なタクシー配車を可能にしている。

さらに、最近では、近距離無線通信機能を持つセンサ（センサノード）を必要なところに複数配置してネットワークを形成し、センサ情報をノード間で伝搬させて情報を通信するセンサネットワークも提案されている。このようなセンサネットワークを構築するためのシステムとしては、ＩＥＥＥ（米国電気電子技術者協会）が標準化したＩＥＥＥ８０２．１５．４規格を、下位レイヤー（物理層とＭＡＣ層）の仕様としたＺｉｇＢｅｅ（登録商標）が知られている。ＺｉｇＢｅｅは、低価格、低消費電力、設置が容易なセンサネットワークである。このＺｉｇＢｅｅを用いた無線通信システムは、例えば、特許文献１に開示されている。特許文献１は、この特許文献１に記載されている無線通信システムは、ＺｉｇＢｅｅを用いて建設機械の制御パネルと制御装置の無線データ通信をおこない、従来の有線線路で起きていた複雑な配線を簡略化している。

特開２００７−９５０４９号公報

上記タクシー無線のように、長距離通信が可能な高出力無線を用いて車両の位置などの情報を監視する方法があるが、高出力無線を使用するには、無線の操作資格を取得する必要がある。また、車両の監視・制御する方法として、ＥＴＣ（Electronic Toll Collection System）のように、道路上に低出力で通信距離が短い無線機を設置し、車両の無線機と通信する方法がある。この方法では、車両情報を道路上の無線機に送信し、無線機から電話回線などで監視装置まで情報を送信することにより、車両を監視することができる。また、制御装置から電話回線などで道路上の無線機に車両の制御信号を送信し、道路上の無線機から車両の無線機に制御信号を無線送信することで、車両の制御をすることができる。

しかしながら、車両の情報を詳細に監視したり、または、車両をきめ細かく制御するためには、道路上の無線機を数多く設置する必要があり、道路上の無線機の設置費用や、道路上の無線機間を通信する電話回線の使用料等の維持費が高くなる問題がある。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、安価で容易に車両の監視・制御できるような車両監視・制御システムを提供することにある。

本発明の車両監視・制御システムでは、監視装置と、他の中継器または前記監視装置と互いに通信する一つ以上の中継器とにより、メッシュネットワークを構築している。そして、監視装置には、車両情報を解析し、必要ならその車両の制御をおこなう分析制御装置が有線または無線により接続されている。

メッシュネットワークにおける中継器同士の通信、中継器と監視装置の通信は、例えば、ＺｉｇＢｅｅによる規格による通信であり、物理層／ＭＡＣ層のプロトコルは、ＩＥＥＥ８０２．１５．４規格に準拠した通信がおこなわれる。

監視される車両は、車両情報を収集するセンサおよび情報入力装置と、車両制御装置と、中継器と無線を送受信するための無線センサとを備えている。

監視される車両は、中継器の通信エリア内でセンサおよび情報入力装置により収集した車両情報を無線センサより発信する。

監視装置は、中継器を介して監視する車両の車両情報を収集し、分析制御装置に前記車両情報を送信する。

分析制御装置は、車両情報を受信した車両に対する車両制御情報を生成し、監視装置と中継器を介して車両制御情報を送信する。

監視される車両は、車両制御情報を無線センサによって受信し、車両制御装置は、その車両制御情報に基づきその車両を制御する。

これにより、無線の操作資格が必要な高出力無線を用いる方法や、低出力で通信距離が短い無線機を複数台設置して、それらを電話回線等で接続する方法を取らなくとも、簡易なメッシュネットワークにより、車両の監視・制御をおこなうことができる。

本発明によれば、上記問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、安価で容易に車両の監視・制御できるような車両監視・制御システムを提供することにある。

以下、本発明に係る一実施形態を、図１ないし図５を用いて説明する。

本実施形態では、工場敷地内を走行する車両の監視・制御をおこなう例を採り上げて説明する。

先ず、図１ないし図３を用いて本発明の一実施形態に係る車両監視・制御システムのシステム構成と各部の詳細な構成を説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る車両監視・制御システムのシステム構成図である。
図２は、車両４の構成を示す図である。
図３は、分析制御装置８の構成を示すブロック図である。

対象とする工場敷地１内には、工場敷地１内の一部または全部を通信エリア２内にするように、複数の中継器３が設置されている。車両４は、工場敷地１内を移動しているものとする。中継器３は、物理層／ＭＡＣ層のプロトコルがＩＥＥＥ８０２．１５．４規格に準拠したものであり、複数の中継器３と監視装置７で無線メッシュネットワーク５が構築されている。中継器３は、車両４に搭載された無線センサ４００の電波６を受信し、複数の中継器３で電波をバケツリレー方式で中継して、無線メッシュネットワーク５を管理する監視装置７に送信する。

ここで、監視装置７は、ネットワークの制御をおこなう端末であり、ＺｉｇＢｅｅの規格でいう所のＺＣ（ZigBee Coordinator）であり、中継器は、ＺｉｇＢｅｅの規格でいう所のＺＲ（ZigBee Router）である。

次に、車両４の機器構成について説明する。

車両４には、車両に関する各種情報を中継器に送受信送信するための無線センサ４００、各種の車両情報を収集するセンサ４０１と情報入力装置４０２が予め設置されている。

また、車両運転者に情報を表示するモニタ画面４０３と、音により情報を伝えるためのスピーカ４０４が設置されている。さらに、この車両を遠隔制御するための車両制御装置４０５を備えている。

センサ４０２によって、エンジンの運転・停止情報、車速情報、加速度情報、積載量情報、位置情報、故障情報などが取得され、また、情報入力装置４０２によって、車両運転者が、乗車人員情報、積載物情報、警報情報を入力することにより車両情報が得られる。得られた車両情報は、車両識別番号とともに無線センサ４００によって中継器３に送信される。ここで、無線センサ４００の無線は、ＩＥＥＥ８０２．１５．４準拠の無線の他に、微弱無線、特定小電力無線であってもよい。監視装置７は、中継器３からの車両情報を、車両情報を分析する分析制御装置８に送信する。ここで、監視装置７と分析制御装置８の間の通信には、ＬＡＮ等の有線または無線通信を用いる。

次に、図３を用いて分析制御装置８の構成について説明する。

分析制御装置８は、図３に示されるように、演算部８０１、メモリ８０２、データベース８０３、入力部８０４、出力部８０５からなる。

入力部８０４は、外部から情報を入力する部分であり、各種入力インタフェース、キーボードなどが含まれる。出力部８０５は、情報を表示するモニタ、プリンタに接続するための印刷インタフェースなどである。

演算部８０１は、監視装置７から送られてくる車両情報に基づいて、各種判定と制御の指示を演算する。

メモリ８０２は、演算部８０１で演算するためデータ、プログラムを記憶する部分である。データベース８０３は、演算部８０１が各種判定と制御の指示を演算するため基になるデータである。

次に、既に説明した図１ないし図３と、図４および図５を用いて本実施形態の車両監視・制御システムの処理について説明する。
図４は、車両４から中継器３までの情報の流れを示す図である。
図５は、入場者、搬入物を確認する処理を説明する図である。

先ず、図１および図２により車両監視・制御システムの全体の処理の流れについて説明する。

図４に示されるように、センサ４０１によって収集された各種の車両情報と、情報入力装置４０２から入力された各種の車両情報が無線センサ４００から、中継器３に無線通信により送られる。

監視装置８は、中継器３を介して中継された車両情報を収集し、分析制御装置８に送信される。

分析制御装置８は、車両情報に基づき、データベースを参照し、その車両に対する車両制御情報を生成する。その際に、出力部８０５のモニタに、車両情報、分析結果、車両制御情報を表示することも可能である。

そして、分析制御装置は、監視装置８に生成した車両制御情報を送信する。そして、監視装置８からまたいくつかの中継器３を中継して、分析制御装置が生成した車両制御情報が無線センサ４００に無線通信により送られる。

受信した車両の車両制御装置は、その車両制御情報に基づきその車両を制御する。

また、無線センサ４００は、車両４のカーナビゲーションシステムと連動しており、車両の位置情報を表示したりカーナビゲーションシステムから車両情報を取得することもできる。

分析制御装置８は、複数の車両４の位置情報から道路の渋滞情報を算出し、車両４のカーナビゲーションシステムに送信する。渋滞情報は、カーナビゲーションシステムの地図上に表示され、目的地までの最短ルートを検索することができる。

また、無線センサ４００は、道路の信号機１０の監視・制御をおこなう。上記の警備車両等の緊急車両が信号機１０に近づくと、分析制御装置８は、信号機１０に信号を送信して信号機１０を全て赤にし、車両や歩行者を停止させて、緊急車両との事故を防止する。また、車両進行方向の信号機１０が赤で、車両４の速度が速く停止困難な場合は、分析制御装置８は車両４に対してブレーキ操作の制御信号を送信し、車両制御装置４０５によって車両４のブレーキ操作をおこない、赤信号での侵入による事故を防止する。また、交差点１１付近において複数の車両４の位置情報により渋滞していると分析制御装置８が判定した場合は、分析制御装置８は最適な信号の赤と青の時間を計算し、信号機の赤と青の時間を制御して、渋滞を緩和する。

さらに、車両４の位置情報と分析制御装置８に登録されている工場マップから、カーブに車両４が近づいたときは、車両４の速度がカーブを曲がりきれない速度であると判定すると、分析制御装置８は車両４に対してブレーキ操作の制御信号を送信し、車両制御装置４０５によって車両４を減速させる。また、車両４の位置情報から、前車との車間距離が短いと判定すると、前記と同様にして車両４を減速させる。

また、複数の車両４の位置情報から、先頭車両の速度が遅く、後続車が何台も繋がっている場合や、片側２車線の道路で、追い越し車線側を遅い速度で走行している車両を確認した場合は、分析制御装置８から先頭車両や遅い追い越し車線側の車両４に対して、車両４に搭載されたモニター画面４０３、スピーカ４０４によって警告をおこなう。警告をおこなっても応じない場合には、管理者が車両４まで行き、移動または停止処置をおこなう。

次に、分析制御装置８は、車両情報に基づく車両に対する処置の判定処理について説明する。

分析制御装置８が、車両情報に基づき車両に対する処置の判定処理とする対象は、例えば、以下のものが考えられる。

（１）工場敷地内の駐停車
車両のエンジンの運転・停止情報、車速情報により、一定時間エンジンが停止または車速が０の場合、駐車または停車していると判定する。

（２）工場敷地内の制限速度超過
車両の車速情報と車両の位置情報により、車両の位置における道路の制限速度よりも車速が超過している場合、制限速度超過と判定する。車両の位置情報については、一例として、カーナビゲーションに搭載されているＧＰＳ情報で取得できる。

（３）急発進、急停止の危険運転
車両の加速度センサにより、車両の加速度の大きさが一定値以上になった場合、急発進、急停止の危険運転をしていると判定する。

（４）最大積載量超過
車両に設置した荷重センサにより、その出力信号が一定値以上の場合、最大積載量超過と判定する。

（５）立入禁止区域侵入
車両４の位置情報と分析制御装置８に登録されている工場マップにより、車両４が工場の立入禁止区域に進入した場合、立入禁止区域侵入と判定する。

（６）車両故障・異常
一般的に車両に搭載されているブレーキ、油圧、水温、燃料残量等の各警告が出た場合、車両故障・異常と判定する。

（７）無許可入場者、搬入物
工場の警備所９で、警備所員９００が工場入場者１０１と工場搬入物１０３を確認し、ＩＤカード１０２に入場者情報、搬入物情報を登録する。警備所員９００は、工場入場者１０１にＩＤカード１０２を渡し、工場入場者１０１が車両４に乗車するときに、車両４の情報入力装置４０３にＩＤカード１０２によって入場者情報、搬入物情報を入力する。入場者および搬入物情報は、無線センサ４００、中継器３、監視装置７を介して分析制御装置８まで送られる。分析制御装置８は、分析制御装置８に事前に登録されている入場者情報、搬入物情報と合っていない場合、無許可入場者、無許可搬入物と判定する。

（８）その他の異常
運転者や同乗者が車両の情報入力装置の異常スイッチを押した場合、その他の異常の判定する。

次に、車両の構成図である図２も参照し、車両４の制御について説明する。

分析制御装置８は、上記のように判定をおこなった後、制御信号を、監視装置７、中継器３、無線センサ４００を介して車両４に送信し、以下のように制御する。
（１）工場敷地内の駐停車を判定した場合
分析制御装置８から警告信号を送信し、図２に示される車両４に搭載されたモニター画面４０３、スピーカ４０４によって警告を発する。警告を発しても車両４の移動が無い場合は、管理者が分析制御装置８で車両４の位置を確認し、車両４の場所まで行って移動処置をおこなう。
（２）工場敷地内の制限速度超過、（３）急発進、急停止の危険運転、（４）最大積載量超過、（５）立入禁止区域侵入、（６）車両故障・異常、（７）無許可入場者、搬入物を判定した場合
（１）と同様に警告を発した後、車両４の場所まで行って停止指示をおこなう。

車両４の運転者が停止指示を受けない場合は、分析制御装置８から車両４の無線センサ４００に車両停止信号を送信して、車両制御装置４０５によって車両４のエンジン停止操作、ブレーキ操作、ハンドル操作によって車両を停止させる。

（８）その他の異常の場合、
情報入力装置４０２に事件、事故、火災、救急のスイッチがあり、異常時にいずれかのスイッチが押され、事件・事故の場合は警備車両、火災の場合は消防車、救急の場合は救急車が、スイッチを押した車両４に向かう。

本実施形態では、工場内の車両管理を例に採り説明したが、本発明はは、その他敷地内の人や物の管理を厳重におこなう必要がある空港や軍事基地、道路や信号が設置されたコンビナートや発電所、大規模な工場に適用可能であり、特に、電話回線や携帯電話基地局などの通信インフラが無い場所に有効である。

本発明の一実施形態に係る車両監視・制御システムのシステム構成図である。 車両４の構成を示す図である。 分析制御装置８の構成を示すブロック図である。 車両４から中継器３までの情報の流れを示す図である。 入場者、搬入物を確認する処理を説明する図である。

符号の説明

１…工場敷地、２…通信エリア、３…中継器、４…車両、５…無線メッシュネットワーク、６…電波、７…監視装置、８…分析制御装置、９…警備所、１０…信号、１１…交差点、
１０１…工場入場者、１０２…ＩＤカード、１０３…搬入物、４００…無線センサ、４０１…センサ、
４０２…情報入力装置、４０３…モニター画面、４０４…スピーカ、４０５…車両制御装置、
８０１…演算部、８０２…メモリ、８０３…データベース、８０４…入力部、８０５…出力部。

Claims (15)

1. 監視装置と、他の中継器または前記監視装置と互いに通信する一つ以上の中継器と、前記監視装置に接続された分析制御装置とを備える車両監視・制御システムにおいて、
   前記中継器同士の通信、前記中継器と前記監視装置の通信は、ＩＥＥＥ８０２．１５．４規格に準拠した通信であって、
   監視される車両は、車両情報を収集するセンサおよび情報入力装置と、車両制御装置と、前記中継器と無線を送受信するための無線センサとを有し、
   前記監視される車両が、前記車両情報を前記無線センサより発信し、
   前記監視装置は、前記中継器を介して監視する車両の車両情報を収集し、前記分析制御装置に前記車両情報を送信し、
   前記分析制御装置は、前記車両情報を受信した車両に対する車両制御情報を生成し、前記監視装置と前記中継器を介して車両制御情報を送信し、
   前記監視される車両が、前記車両制御情報を前記無線センサによって受信することを特徴とする車両監視・制御システム。
2. 前記分析制御装置は、前記車両情報のエンジンの運転・停止情報、車速情報が、一定時間エンジンが停止または車速が０であることを示している場合、駐車または停車していると判定することを特徴とする請求項１記載の車両監視・制御システム。
3. 前記分析制御装置は、前記車両情報の車速情報と車両位置情報により、車両の位置における道路の制限速度よりも車速が超過していると演算される場合、制限速度超過と判定することを特徴とする請求項１記載の車両監視・制御システム。
4. 前記分析制御装置は、車両の加速度センサにより、車両の加速度の大きさが一定値以上と読み取れる場合、急発進、急停止の危険運転をしていると判定することを特徴とする請求項１記載の車両監視・制御システム。
5. 前記分析制御装置は、車両に設置した荷重センサにより、その出力信号が一定値以上であると読み取れる場合、最大積載量超過と判定することを特徴とする請求項１記載の車両監視・制御システム。
6. 前記分析制御装置は、車両の位置情報と分析制御装置に登録されている車両監視・制御対象エリアのマップにより、車両が工場の立入禁止区域に進入したと読み取れる場合、立入禁止区域侵入と判定することを特徴とする請求項１記載の車両監視・制御システム。
7. 前記分析制御装置は、車両に搭載されているブレーキ、油圧、水温、燃料残量等の各警告が出た場合、車両故障・異常と判定することを特徴とする請求項１記載の車両監視・制御システム。
8. 前記車両の前記情報入力装置は、ＩＤカードに記憶された入場者情報、搬入物情報を読み取り、
   前記車両は、前記車両情報として、前記入場者情報、搬入物情報を前記無線センサにより送信し、
   前記分析制御装置は、分析制御装置に事前に登録されている入場者情報、搬入物情報と合っていない場合に、無許可入場者、無許可搬入物と判定することを特徴とする請求項１記載の車両監視・制御システム。
9. 前記分析制御装置は、運転者や同乗者が車両の情報入力装置の異常スイッチを押した場合、異常の判定することを特徴とする請求項１記載の車両監視・制御システム
10. 前記分析制御装置は、分析制御装置が複数の車両の位置情報から道路の渋滞情報を算出して、車両のカーナビゲーションシステムに送信し、渋滞情報をカーナビゲーションシステムの地図上に表示して、目的地までの最短ルートを検索することができることを特徴とする請求項１記載の車両監視・制御システム。
11. 前記分析制御装置は、無線センサが道路の信号機の監視・制御をおこない、緊急車両が信号機に近づくと、分析制御装置は、信号機に信号を送信して信号機を全て赤にし、車両や歩行者を停止させて、緊急車両との事故を防止することを特徴とする請求項１記載の車両監視・制御システム。
12. 前記分析制御装置は、車両進行方向の信号機が赤で、車両の速度が速く停止困難な場合は、分析制御装置は車両に対してブレーキ操作の制御信号を送信し、車両制御装置によって車両のブレーキ操作をおこない、赤信号での侵入による事故を防止することを特徴とする請求項１記載の車両監視・制御システム。
13. 前記分析制御装置は、交差点付近において複数の車両の位置情報により渋滞していると判定される場合は、分析制御装置は最適な信号の赤と青の時間を計算し、信号機の赤と青の時間を制御して、渋滞を緩和することを特徴とする請求項１記載の車両監視・制御システム。
14. 前記分析制御装置は、車両の位置情報と分析制御装置に登録されている車両監視・制御対象エリアのマップから、カーブに車両が近づいたときは、車両の速度がカーブを曲がりきれない速度であると判定、または、車両の位置情報から前車との車間距離が短いと判定すると、分析制御装置は車両に対してブレーキ操作の制御信号を送信し、車両制御装置によって車両を減速させることを特徴とする請求項１記載の車両監視・制御システム。
15. 前記分析制御装置は、複数の車両の位置情報から、先頭車両の速度が遅く、後続車が何台も繋がっている場合や、片側２車線の道路で、追い越し車線側を遅い速度で走行している車両を確認した場合は、分析制御装置から先頭車両や遅い追い越し車線側の車両に対して警告をおこなうことを特徴とする請求項１記載の車両監視・制御システム。

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