JP2010087733A - 車々間無線通信装置及び車々間通信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 周辺車両が多数存在していても車群間通信における通信トラフィック量の増大を防止して走行の際に必要なサービスを運転者に十分に提供することができる車々間無線通信装置及び車々間通信方法を提供する。
【解決手段】 転送先を自車としたフレームを受信したとき自車がマスタ車両であるか否かを判定し、フレーム中の送信元車両の自車に対する相対位置を検出し、自車がマスタ車両であって相対位置が予め定められた転送条件に合致するときフレームを車群に属しない周辺車両に転送する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、車群を構成した車両各々に備えられる車々間無線通信装置及び車々間通信方法に関する。

従来、車々間無線通信装置は、自律分散制御を用いた無線通信技術により、路側装置等のインフラを介在することなく、車両同士が直接通信することにより走行時における安全運転支援サービスや娯楽情報提供サービスを実現することを目的として使用されている。

しかしながら、そのようなサービスを同時に利用可能な車両数、すなわち、所定の通信品質を満たしながら、サービスに必要な通信を同時に行うことが可能な車両数は帯域により制限される。

これに対する対策としては、複数車両でグループ（車群）を構成し、車群内で選出された車両（マスタ）により、車群内の車両の情報を車群間で交換する通信方法（車群通信方法）、すなわち、通信を車群内の車両同士による通信（車群内通信）と車群間の車両同士による通信（車群間通信）とに階層化することにより上記の如きサービスを同時に利用可能な車両数の増加（大容量化）を達成する方法がある。
特開２００７−０４７８６０号公報

しかしながら、マスタが自らの車群を構成している車両全ての情報を他の車群に送信する方法の場合、市街地においては多数の車両が存在することにより、車群間通信における通信トラフィック量が増大し、通信容量の限界を超えるため、通信エラーが増加する。その結果、走行の際に必要なサービスを十分に運転者に提供することができないという問題点があった。

そこで、本発明の目的は、周辺車両が多数存在していても車群間通信における通信トラフィック量の増大を防止して走行の際に必要なサービスを運転者に十分に提供することができる車々間無線通信装置及び車々間通信方法を提供することである。

本発明の車々間無線通信装置は、複数の車両から構成されその複数の車両のうちのいずれか１の車両がマスタ車両と定められる車群の前記複数の車両各々に備えられる車々間無線通信装置であって、転送先を自車としたフレームを受信したとき自車がマスタ車両であるか否かを判定する手段と、前記フレーム中の送信元車両の自車に対する相対位置を検出する手段と、自車がマスタ車両であって前記相対位置が予め定められた転送条件に合致するとき前記フレームを前記車群に属しない周辺車両に無線にて転送する手段と、を備えたことを特徴としている。

本発明の車々間通信方法は、複数の車両から構成されその複数の車両のうちのいずれか１の車両がマスタ車両と定められている車群の前記複数の車両各々に備えられる無線通信装置による車々間通信方法であって、転送先を自車としたフレームを受信したとき自車がマスタ車両であるか否かを判定するステップと、前記フレーム中の送信元車両の自車に対する相対位置を検出するステップと、自車がマスタ車両であって前記相対位置が予め定められた転送条件に合致するとき前記フレームを前記車群内の前記複数の車両以外の周辺車両に無線にて転送するステップと、を備えたことを特徴としている。

本発明の車々間無線通信装置及び車々間通信方法によれば、転送先を自車としたフレーム中の送信元車両の自車に対する相対位置を検出し、自車がマスタ車両であって相対位置が予め定められた転送条件に合致するときそのフレームを車群に属しない周辺車両に転送するので、周辺車両が多数存在していても車群間通信における通信トラフィック量の増大を防止して走行の際に必要なサービスを運転者に十分に提供することができる。

例えば、安全運転支援サービスとして、交差点における出会い頭事故防止支援サービスの場合には、交差点に侵入する車両のうち、各方向の先頭に存在する車両同士が情報を交換することができれば、そのサービスの目的を達成することができる。

以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。

図１は本発明の第１の実施例として車両に備えられる車々間無線通信装置のハードウエア構成を示している。

この車々間無線通信装置は、図１に示すように、ＧＰＳ受信機１、ＣＰＵ２、メモリ３、通信制御部４及び無線送受信部５から構成される。ＣＰＵ２、メモリ３及び通信制御部４はバス６によって共通接続されている。ＧＰＳ受信機１はＣＰＵ２に接続され、通信制御部４は無線送受信部５に接続されている。無線送受信部５にはアンテナ１６が接続される。

図２はかかる車々間無線通信装置の構成を機能別にブロック分けして示している。車々間無線通信装置はサービス制御部１１、車群制御部１２、車々間通信部１３、位置検出部１４、及び車両密度検出部１５を備えている。車群制御部１２は、データ処理部２１、車群形成部２２、相対位置検出部２３、及びデータ選別部２４を備えている。

位置検出部１４は図１のＧＰＳ受信機１であり、所定の時刻毎の自車の位置（例えば、緯度及び経度による絶対位置）を検出し、それを相対位置検出部２３に提供する。

サービス制御部１１、車群制御部１２及び車両密度検出部１５はＣＰＵ２及びメモリ３から構成される。車々間通信部１３はＣＰＵ２、メモリ３、通信制御部４及び無線送受信部５から構成される。車々間通信部１３にはアンテナ１６が接続される。

メモリ３には、サービス毎に予め設定されている、車群間で通知が必要な車両の相対位置が書き込まれている他、車群構成及び自車の状態（例えば、マスタまたはスレーブ。スレーブはマスタ以外の車両を指す）等の車群管理情報並びに送受信データが格納される。ＣＰＵ２はメモリ３に保存されたプログラムに従ってサービス制御部１１、車群制御部１２、車々間通信部１３及び車両密度検出部１５各々を構成する。

車群形成部２２は車群構成を管理し、自車の状態を決定すると共に、車群構成（例えば、車群内の各車の位置）を相対位置検出部２３に通知し、自車の状態をデータ処理部２１に通知する。自車がマスタの場合に、車群への参入、離脱を受け付けると共に、車群を代表して車群内の車両の情報を車群間の無線通信により交換する。

相対位置検出部２３は、位置検出部１４からの自車の位置と、車群形成部２２から取得した車群構成とに応じて、車群内での自車の相対位置を検出し、それをデータ処理部２１に通知する。

車両密度検出部１５は、自車周辺の車両密度を推定し、それをデータ選別部２４に提供する。車両密度推定方法としては、車両の走行速度を用いる方法がある。車両は速度が大きいほど車間を空け、車両密度が小さくなる傾向にあるので、走行速度を用いることにより車両密度の推定が可能である。推定に使用する走行速度は、自車のみでも構わないし、周辺車両間で自車の走行速度を交換することにより、周辺車両の走行速度を併せて判定しても良い。また、周辺車両からの車両情報の受信数をカウントすることにより、通信可能な範囲内の周辺車両数を把握し、車両密度を推定する方法を用いることもできる。加えて、自車の位置を交換することにより、周辺車両の位置を把握して更に推定精度を向上させることが可能である。

サービス制御部１１は、車群制御部１２内のデータ処理部２１及びデータ選別部２４と接続されており、データ処理部２１からの他車の情報に基づいてサービスに必要な処理を行うと共に、他車への通知が必要な情報を生成し、それをデータ処理部２１に提供する。更に、サービス制御部１１は、車群間で通知が必要な車両の相対位置を転送条件としてデータ選別部２４に提供する。転送条件、すなわち通知が必要な車両の相対位置はサービス毎に設定されており、例えば、車両密度が所定の閾値未満の場合には車群内の全ての車両の位置、車両密度が所定の閾値以上の場合には車群内の先頭に位置する車両の位置である。

データ処理部２１は、サービス制御部１１から得た自車の情報と、データ選別部２４から得た他車の情報とから、車群形成部２２より取得した自車の状態に基づき、送信すべき車両の情報を選択し、生成したパケットをデータ選別部２４に提供すると共に、受信パケットから抽出した他の車両の情報をサービス制御部１１に提供する。更に、転送先車両のデータ選択部２４において、転送が必要か否かを判定するために必要な情報として、相対位置検出部２３より取得した自車の相対位置（例えば、車群で先頭から何番目）をパケットに付加する。

データ選別部２４は、車々間通信部１３から取得した受信パケットにおいて自車を転送先として指定されている場合に、サービス制御部１１から取得した車群間で通知が必要な車両の相対位置と、車両密度検出部１５から取得した車両密度の推定値とに応じて車群間で転送が必要であるか否かを判定し、転送が必要ならば当該パケットを車々間通信部１３に提供する。一例として、マスタの自車周辺の車両密度の推定値が所定の閾値未満の場合には車群内の全ての車両は通知が必要な車両であるので、送信元車両に拘わらず車群間での転送が必要であると判定する。自車周辺の車両密度の推定値が所定の閾値以上の場合には車群内の先頭に位置する車両が通知が必要な車両であるので、自車がマスタでありかつ送信元車両が車群の先頭車両であるならば車群間での転送が必要であると判定する一方、自車がスレーブであったり或いは送信元車両が車群の先頭車両でないならば車群間での転送が必要ないと判定する。別の一例として、車群間での転送が必要な車両を車群の先頭からｎ番目までとし、車両密度の推定値に応じて、ｎの値を変える方法が考えられる。すなわち、車両密度が小さい場合には、ｎ=（車群内の車両数）とし、送信元車両に拘わらず車群間での転送が必要であると判定する。車両密度が大きくになるに従い、ｎの値を小さくし、車両密度が大きい場合には、ｎ=1とし、送信元車両が車群の先頭車両であるならば車群間での転送が必要であると判定する。

車々間通信部１３は、データ選別部２４から取得した自車及び他車の情報に、アクセス制御に必要な情報を付加してフレームを生成し、これを変調して周波数設定手段（図示せず）により決定した送信周波数で他車に送信すると共に、周波数設定手段により決定した受信周波数で他車から受信及び復調したフレームからアクセス制御に必要な情報を除去して取得した他車の情報をデータ選別部２４に提供する。

フレームは図３に示すように、ＭＡＣヘッダ、送信元車群ＩＤ、送信元車両ＩＤ、転送先車両ＩＤ、送信元車両の相対位置、データ（車両情報）、及びＣＲＣから構成されている。ＭＡＣヘッダはアクセス制御に必要な情報であって図示しないフレーム生成手段によって付加される。送信元車群ＩＤは車群が形成されたときにその車群内の車両に自動的に割り当てられる。送信元車両ＩＤは車両毎に予め割り当てられている。転送先車両ＩＤは車群内の転送先の車両を示す。ＣＲＣはフレームの誤り検出のために付加されるビットである。フレームに送信元車両の相対位置を含むことにより、転送先車両のデータ選別部２４において、転送が必要か否かを判定することが可能となる。

かかる構成の車々間無線通信装置の車群制御部１２の車群間転送動作を図４を参照しつつ説明する。

先ず、フレームを受信したか否かを判定し（ステップＳ１）、フレームを受信した場合には、自車が転送先車両であるか否かを判定する（ステップＳ２）。一方、フレームを受信していない場合には処理を終了するか否かを判定する（ステップＳ７）。

ステップＳ２において、例えば、受信フレーム中の転送先車両ＩＤが自車の車両ＩＤと一致する場合には自車は転送先車両であると判定される。このように自車は転送先車両であると判定したならば、自車がマスタであるか否かを判定する（ステップＳ３）。自車は転送先車両ではないと判定したならば、ステップＳ７に移行する。

ステップＳ３において自車がマスタであると判別した場合には、送信元車両の相対位置を取得し（ステップＳ４）、一方、自車がマスタではない、すなわちスレーブであると判別した場合には、ステップＳ７に移行する。ステップＳ４は受信フレーム中の送信元車両の相対位置を抽出することにより行うことができる。送信元車両の相対位置の取得後、転送条件を満足するか否かを判定する（ステップＳ５）。転送条件はサービス毎に予め定められた車群間で通知が必要な車両に該当することである。転送条件を満足する場合には受信したフレーム中の情報を車群間通信で転送し（ステップＳ６）、ステップＳ７に移行する。転送条件を満足しない場合には直ちにステップＳ７に移行する。

ステップＳ７は例えば、図示しない操作手段から処理の終了指令が供給された場合に処理を終了するための判定である。処理を終了しないと判定した場合にはステップＳ１に戻って上記の動作を繰り返す。一方、処理を終了すると判定した場合にはステップＳ１に戻らず、車群制御部１２の各部は制御動作を終了する。

次に、かかる車々間無線通信装置を備えた車両の走行時の通信動作について説明する。

安全運転支援サービスとして、交差点における出会い頭事故防止支援サービスを想定し、各車両は所定の周期で自車の車両情報（位置、速度等）を含むフレームをブロードキャストで送信する。図５では、道路Ａ，Ｂが直角に交わる交差点Ｘに車両ａ，ｂ，ｃ，ｄの４台が侵入する場合を想定している。車両ａ，ｂ，ｃは３台で車群を構成し、道路Ａを交差点Ｘに対して同一方向に進行しており、一方、車両ｄは道路Ｂを車両ａ，ｂ，ｃの左側から交差点Ｘに侵入しようとしている。車群のマスタは車群の先頭に位置する車両ａとする。車両ｄは車群を特に構成していないので、マスタとして扱われるが、車両ａ，ｂ，ｃ以外の車両と別の車群を構成していても良い。車群内では隣接車両間で通信リンクを形成しており、隣接車両以外の車両間の通信は中間の車両がデータ転送を行うことにより実現される。例えば、隣接車両以外の車両ａ，ｃ間では中間の車両ｂがデータ転送を行う。

図５(a)においては送信元車両が車両ａの場合が示され、図５(b)においては送信元車両が車両ｂの場合が示され、図５(c)においては送信元車両が車両ｃの場合が示されている。図５(a)〜(c)の各々においてデータ選別ありの場合の通信経路とデータ選別なしの場合の通信経路を破線で示している。ここでは、転送条件としての、車群間で通知が必要な車両の相対位置を、各車群の先頭に位置する車両とする。すなわち、データ選別方法として、車群の先頭車両の情報のみを他の車群に送信するものとする。

先ず、送信元車両が車両ａの場合、図５(a)に示すように、転送先車両は車両aとなる（送信元車両と転送先車両が同一であるため、車群内通信による転送先車両への送信は不要である）。転送先車両である車両ａはマスタであり、送信元車両でもある車両ａは車群の先頭車両であるため、データ選別あり及びなし共に車群間通信で車両ｄにフレームを転送する。

送信元車両が車両ｂの場合、図５(b)に示すように、データ選別あり及びなし共に送信元車両ｂは車両ａを転送先車両に指定し、車群内通信でフレームを送信する。データ選別なしではそのフレームを受信した車両ａはマスタであるため車群間通信で車両ｄにフレームを転送する。これに対し、データ選別ありでは、送信元車両ｂは車群の先頭でなく、先頭から２番目に位置しており、転送に必要な条件を満たしていないため、車両ａは車群間通信による転送を行わない。

送信元車両が車両ｃの場合、図５(c)に示すように、データ選別あり及びなし共に送信元車両ｃは車両ｂを転送先車両に指定し、車群内通信でフレームを送信する。そのフレームを受信した車両ｂは車両ａを転送先車両に指定し、車群内通信でフレームを転送する。データ選別なしではそのフレームを受信した車両ａはマスタであるため車群間通信で車両ｄにフレームを転送する。これに対し、データ選別ありでは、送信元車両ｃは車群の先頭でなく、先頭から３番目に位置しており、転送に必要な条件を満たしていないため、車両ａは車群間通信による転送を行わない。

このように、車群の送信元車両の相対位置に基づいて車群間での転送が必要な情報であるか否かを判定することにより必要な情報だけを選別してそれを車群間で通信するので、通信トラフィック両が低減し、通信品質を確保することができる。すなわち、出会い頭事故防止支援サービスでは車両ｄは交差点Ｘで最初に交差する車両は先頭車両ａであるので、マスタである先頭車両ａが送信元車両とする場合にのみ車両ｄにとっては情報は必要なものとなり得る故、それがフレームとして車両ｄへ送信されるのである。

出会い頭事故防止支援サービスに限らず、図６に示すように、右折事故防止支援サービスにおいても同様である。図６においても図５の場合と同様に、道路Ａ，Ｂが直角に交わる交差点Ｘに車両ａ，ｂ，ｃ，ｄの４台が侵入する場合を想定している。車両ａ，ｂ，ｃは３台で車群を構成し、道路Ａを交差点Ｘに対して同一方向に進行しており、車両ｄは車両ａ，ｂ，ｃとは反対方向から交差点Ｘに侵入して右折しようとしている。車群のマスタは車群の先頭に位置する車両ａとする。車両ｄは車群を特に構成していないので、マスタとして扱われるが、車両ａ，ｂ，ｃ以外の車両と別の車群を構成していても良い。データ選別なしりにおいては図６(a)に示すように送信元車両が車両ａ〜ｃのいずれの場合であっても車群間通信で車両ａから車両ｄへのフレームの転送が行われる（図においては送信元車両ｃのみ表示）。一方、データ選別ありにおいては図６(b)に示すように送信元車両が車両ａの場合のみ車群間通信で車両ａから車両ｄへのフレームの送信が行われる。このように右折事故防止支援サービスにおいてもマスタである先頭車両ａが送信元車両とする場合にのみ対向車両ｄにとって情報は必要なものとなり、それがフレームとして車両ｄへ送信されるのである。

図７は第２の実施例として車々間無線通信装置の他の構成を機能別にブロック分けして示している。図７の車々間無線通信装置では車両密度検出部１５を備えていない点が図２の車々間無線通信装置と異なる。データ選別部２４は車両密度に依存せずサービス制御部１１から供給される車群間で通知が必要な車両の相対位置に応じて転送が必要か否かを判定する。その他の構成は、図２の車々間無線通信装置と同様である。また、車群間転送動作はステップＳ５の転送条件に車両密度が含まれない点を除き図４に示した通りである。この第２の実施例においても車群間での転送が必要な情報であるか否かを判定することにより必要な情報だけを選別してそれを車群間で通信するので、通信トラフィック両が低減し、通信品質を確保することができる。

上記の各実施例において、送信元車両の相対位置は、送信元車両が検出し、フレーム内にその相対位置情報を含めることとしたが、車群の構成方法により、転送先車両において送信元車両の相対位置を判定可能な場合には、フレーム内に相対位置情報は不要となる。この場合に転送先車両の相対位置検出部２３では送信元車両の相対位置を検出し、データ選別部２４に通知することにより同様の機能が実現可能である。

なお、車群間通信にはいずれか一方が車群で有れば良い。すなわち、車群のうちのマスタ車両と車群を構成していない車両との間の通信も車群間通信と称す。

本発明の第１の実施例のハードウエア構成を示すブロック図である。 第１の実施例の機能別構成を示すブロック図である。 フレームの構造を示す図である。 車群間転送動作を示すフローチャートである。 出会い頭事故防止支援サービスの場合の車群間転送動作例を示す図である。 右折事故防止支援サービスの場合の車群間転送動作例を示す図である。 本発明の第２の実施例を示すブロック図である。

符号の説明

１ ＧＰＳ受信機
２ ＣＰＵ
３ メモリ
４ 通信制御部
５ 無線送受信部
６ バス
１１ サービス制御部
１２ 車群制御部
１３ 車々間通信部
１４ 位置検出部
１５ 車両密度検出部
１６ アンテナ
２１ データ処理部
２２ 車群形成部
２３ 相対位置検出部
２４ データ選別部

Claims (4)

1. 複数の車両から構成されその複数の車両のうちのいずれか１の車両がマスタ車両と定められている車群の前記複数の車両各々に備えられる車々間無線通信装置であって、
   転送先を自車としたフレームを受信したとき自車がマスタ車両であるか否かを判定する手段と、
   前記フレーム中の送信元車両の自車に対する相対位置を検出する手段と、
   自車がマスタ車両であって前記相対位置が予め定められた転送条件に合致するとき前記フレームを前記車群内の前記複数の車両以外の周辺車両に無線にて転送する手段と、を備えたことを特徴とする車々間無線通信装置。
2. 前記転送条件は前記車群の先頭車両であることを特徴とする請求項１記載の車々間無線通信装置。
3. 自車周辺の車両密度を検出する手段を備え、
   前記転送条件は前記車両密度が所定の閾値以上であるとき前記車群の先頭車両であり、前記車両密度が前記所定の閾値未満であるとき前記車群の全ての車両であることを特徴とする請求項１記載の車々間無線通信装置。
4. 複数の車両から構成されその複数の車両のうちのいずれか１の車両がマスタ車両と定められている車群の前記複数の車両各々に備えられる無線通信装置による車々間通信方法であって、
   転送先を自車としたフレームを受信したとき自車がマスタ車両であるか否かを判定するステップと、
   前記フレーム中の送信元車両の自車に対する相対位置を検出するステップと、
   自車がマスタ車両であって前記相対位置が予め定められた転送条件に合致するとき前記フレームを前記車群内の前記複数の車両以外の周辺車両に無線にて転送するステップと、を備えたことを特徴とする車々間通信方法。

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