JP2010114819A - 路側通信機 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 本発明は、道路上を移動する移動通信機3との間で無線通信を行うための通信エリアAを有する路側通信機2に関する。この路側通信機2は、移動通信機3が送信すべき情報とかけ離れた虚偽情報を含む信号Sfを送信する、不正な移動通信機3Fの識別情報を取得する取得手段23Dと、不正な移動通信機3Fの識別情報を取得した場合に、虚偽情報を含む信号Sfの伝送を阻害するための阻害信号S7,S8,S9を自身の通信エリアAに送信する送信制御手段23Eとを備える。
【選択図】 図3
Description
かかる高度道路交通システムは、主に、インフラ側の無線通信装置である複数の路側通信機と、各車両に搭載される無線通信装置である複数の車載通信機とによって構成される。
そこで、路側通信機の情報送信を優先的に行うためには、通信に用いる周波数を一定時間ごとに時分割して路側通信機の送信専用の時間スロットを設ける、時分割多重(TDMA:Time Division Multiple Access)によるマルチアクセスが有効となる。
なお、この場合、各路側通信機からの送信タイミングを制御するため、各路側通信機は他の路側通信機との時刻同期機能を有している必要がある。
従って、例えば、計器の故障が原因で明らかに間違った速度情報や位置情報等よりなる虚偽情報を含む信号を特定の車載通信機が送信している場合でも、その虚偽情報の送信を路側で止めさせる手立てがなく、当該虚偽情報を受信した路側通信機や他の車載通信機の車両が実施する交通制御に混乱を来す恐れがある。
このため、送信レベルが過大な違法電波によって通信エリア内での路車間、路路間及び車車間通信が阻害されたり、送信周波数が規格外である違法電波によって通信エリア内に存在する携帯電話機等の他の通信機器に通信障害が生じたりする恐れもある。
このため、路側通信機や移動通信機が実施する交通制御に混乱が生じるのを抑制ないし防止することができる。
この場合、識別情報を含む信号の受信タイミングに対応して妨害信号が所定時間だけ送信されるので、不正な移動通信機が送信する虚偽情報を含む信号の伝送が妨害される。このため、通信エリアに含まれる他の正常な移動通信機や、他の路側通信機が虚偽情報を含む信号を受信するのを抑制ないし防止することができる。
この場合、上記識別情報とコマンドとを含む制御信号により、不正な移動通信機からの信号送信自体が阻害されるか、或いは、その送信レベルが低下するので、通信エリアに含まれる他の正常な移動通信機や、他の路側通信機が虚偽情報を含む信号を受信するのを抑制ないし防止することができる。
このため、他の路側通信機や通信エリア内に含まれる移動通信機が通信障害に陥るのを抑制ないし防止することができる。
このため、通信エリア内に含まれる移動通信機や携帯電話機等のその他の通信機器が通信障害に陥るのを抑制ないし防止することができる。
図1は、本発明の実施形態に係る高度道路交通システム(ITS)の全体構成を示す概略斜視図である。
図1に示すように、本実施形態の高度道路交通システムは、交通信号機1、路側通信機2、車載通信機3(図2及び図3参照)、中央装置4、車載通信機3を搭載した車両5、及び、監視カメラ6等を含む。
中央装置4は、自身が管轄するエリアに含まれる各交差点Ciの交通信号機1及び路側通信機2とLAN(Local Area Network)を構成している。従って、中央装置4は、各交通信号機1及び各路側通信機2との間で双方向通信が可能である。なお、中央装置4は、交通管制センターではなく道路上に設置してもよい。
なお、図1及び図2では、図示を簡略化するために、各交差点Ciに信号灯器が1つだけ描写されているが、実際の各交差点Ciには、互いに交差する道路の上り下り用として少なくとも4つの信号灯器が設置されている。
中央装置4は、ワークステーション(WS)やパーソナルコンピュータ(PC)等よりなる制御部を有しており、この制御部は、路側通信機2、監視カメラ6及び車両感知器(図示せず)からの各種の交通情報の収集・処理(演算)・記録、信号制御及び情報提供を統括的に行う。
具体的には、中央装置4の制御部は、自身のネットワークに属する交差点Ciの交通信号機1に対して、同一道路上の交通信号機1群を調整する系統制御や、この系統制御を道路網に拡張した広域制御(面制御)を行うことができる。
信号制御指令S1は、前記系統制御や広域制御を行う場合の信号制御パラメータの演算周期(例えば、1.0〜2.5分)ごとに送信され、交通情報S2は、例えば5分ごとに送信される。
図2は、上記高度道路交通システムの管轄エリアの一部を示す道路平面図である。
図2では、互いに交差する2つの道路の各々が上りと下りで片側1車線のものとして例示されているが、道路構造はこれに限られるものではない。
図2にも示すように、本実施形態の高度道路交通システムは、車載通信機3との間で無線通信が可能な複数の路側通信機2と、キャリアセンス方式で他の通信機2,3と無線通信を行う移動無線送受信機の一種である車載通信機3と備えている。
各路側通信機2は、その周囲に広がる所定範囲の通信エリアAをそれぞれ有し、この通信エリアAを走行する各車両5の車載通信機3と通信可能である。また、各路側通信機2は、通信エリアAが重複(一部重複でも全部重複でもよい。)する他の路側通信機2とも通信可能であり、路側通信機2によってカバーされる各通信エリアAの集合体で中央装置4の管轄エリアが構成されている。
なお、前記した通り、交通管制センターに設けられた中央装置4は、各路側通信機2と有線での双方向通信が可能となっているが、これらの間も無線通信であってもよい。
また、各路側通信機2は、自身の送信タイミングを制御するために他の路側通信機2との時刻同期機能を有している。この路側通信機2の時刻同期は、例えば、自身の時計をGPS時刻に合わせるGPS同期や、自身の時計を他の路側通信機2からの送信信号に合わせるエア同期等によって行われる。
図3は、路側通信機2と車載通信機3の内部構成を示すブロック図である。
このうち、路側通信機2は、無線通信のためのアンテナ20に接続された無線通信部(送受信部)21と、中央装置4と双方向通信する有線通信部22と、それらの通信制御を行うプロセッサ(CPU:Central Processing Unit)等よりなる制御部23と、制御部23に接続されたROMやRAM等の記憶装置よりなる記憶部24とを備えている。
記憶部24は、制御部23が実行する通信制御のためのコンピュータプログラムや、各通信機2,3の通信機ID等を記憶している。
このため、制御部23は、上記コンピュータプログラムの実行によって達成される機能部として、路側通信機2自身が無線送信する第1時間スロットと、車載通信機3の無線送信を許容する第2時間スロットとを、一定の周期ごとに時分割で割り当てる割当手段23Aを備えている。
このうち、データ転送手段23Bは、有線通信部22が受信した中央装置4の渋滞情報等の交通情報をいったん記憶部24に一時的に記憶させ、無線通信部21を介して車載通信機3に対してブロードキャスト送信する。
なお、虚偽情報等の具体的な判定方法については後述する。また、本実施形態では、判定手段23Cが違法電波の有無の判定を行う前提として、無線通信部21は、受信レベル(受信電力)の検出と、路路間や路車間通信では使用しない規定外の周波数帯域の受信が可能である。
この取得手段23Dによる通信機IDの取得方法としては、自装置における虚偽情報及び違法電波の判定結果に基づいて当該通信機IDを取得する方法と、外部装置における同判定結果に基づいて当該通信機IDを取得する方法の2種類がある。
また、後者の場合、取得手段23Dは、他の路側通信機2や車載通信機3から送信された後述の通報信号S6に含まれる車載通信機3の通信機IDを、不正又は違法な車載通信機3の識別情報として取得する。
また、送信制御段23Eは、取得手段23Dが不正又は違法な車載通信機3の通信機IDを取得した場合には、その通信機IDを用いて、自装置の無線通信部21からの送信電波を利用した、虚偽信号や違法電波の伝送を阻害するための処理を実行する。なお、この処理の具体的内容については後述する。
一方、車載通信機3は、無線通信のためのアンテナ30に接続された通信部(送受信部)31と、この通信部31に対する通信制御を行うプロセッサ等よりなる制御部32と、この制御部32に接続されたROMやRAM等の記憶装置よりなる記憶部33とを備えている。
記憶部33は、制御部32が実行する通信制御のためのコンピュータプログラムや、各通信装置2,3の通信機ID等を記憶している。
従って、車載通信機3の通信部31は、所定の搬送波周波数の受信レベルを常時感知しており、その値がある閾値以上である場合は無線送信を行わず、当該閾値未満になった場合にのみ無線送信を行うようになっている。
このうち、データ送信手段32Aは、車両5の現時の位置情報、速度情報及び時刻情報等よりなる車両情報S3を、キャリアセンス方式にて通信部31から外部に無線送信させる。このため、その車両情報S3を受信した他の車両5や路側通信機2は、例えば、右直衝突や出合い頭衝突等を回避する安全運転のための交通制御を行うことができる。
なお、判定手段32Bが違法電波の有無の判定を行う前提として、車載通信機3の通信部31は、受信レベル(受信電力)の検出と、車車間や路車間通信では使用しない規定外の周波数帯域の受信が可能である。
また、車載通信機3の制御部32は、路側通信機2から受けた受信信号が、後述するコマンド信号S7,S8である場合に、この信号S7,S8に含まれるコマンドを抽出して当該コマンドに従った制御処理を実行するコマンド実行手段32Dを有する。
図4に示すように、車載通信機3の送信データには、ヘッダ、受信品質、車両5の位置、方向(進行方向)、速度、モード、データ及びフッタが含まれている。
ヘッダには、プリアンブルや車載通信機3の識別情報である通信機ID等が含まれる。受信品質は、車載通信機3から見たC/N(Carrier to Noise Ratio)、RSSI(Receive Signal Strength Indication)等である。
モードは、車載通信機3からの送信が、路側通信機2の制御下でタイムスロットを割り当てられて非競合型アクセスの状態となっているか、又は、自律的に送信を行う競合型アクセスとなっているかを示す情報である。本実施形態では、車載通信機3がキャリアセンス方式の無線通信のみを行うため、このモードは競合型アクセスとなる。
図5は、路側通信機2による伝送阻害処理を示す道路側面図であり、図6は、その伝送阻害処理のフローチャートである。以下、図5及び図6を参照しつつ、当該伝送阻害処理の内容を詳細に説明する。
なお、図5及び図6では、車載通信機3Fが虚偽情報を含む信号(虚偽信号)Sfを送信している場合を想定しており、図5の符号3F及び5Fは、それぞれ、虚偽信号Sfを送信する不正な車載通信機及びこれを搭載した車両を意味している。
図6に示すように、路側通信機2Bの制御部23は、まず、無線通信部21が受信する受信信号に基づき、虚偽信号Sfの有無を常に検出している(図6のステップST1)。
この虚偽信号Sfが検出される場合としては、例えば、自装置の通信エリアA内にある車載通信機3Fから直接受信した車両情報S3の中から、前記判定手段23Cが虚偽信号Sfの存在を検出した場合と、他の路側通信機2Aや通信エリアA内の車載通信機3から通報信号S6を受信した場合とが含まれる。
ここで、車両情報S3が虚偽情報を含むか否かの判定方法(判定手段23C,32Bが行う判定方法)としては、具体的には次のバリエーションがある。
例えば、速度情報に関しては、周辺の車両5がほぼ20km/hで安定走行中に、特定車両5Fの車両速度が60km/hで継続している場合のように、周辺の車両5との速度の違いが目立って大きい状況が継続している場合に、その車両5Fからの速度情報を虚偽情報と判定することができる。
位置情報に関しては、特定車両5Fの位置情報が、他の複数の車両5から通知された当該特定車両5Fの位置情報と大きく異なっている場合や、特定車両5Fからの位置情報が通信エリアAの範囲外である場合等に、その位置情報を虚偽情報であると判定することができる。
更に、時刻情報に関しては、特定車両5Fから送信された時刻情報が、路側通信機2が自律的に管理するクロックと大きく異なっている場合には、その時刻情報を虚偽情報であると判定することができる。
そこで、路側通信機2の制御部23は、予め設定された所定の判定周期(例えば、1分程度)において、判定手段23Cが虚偽信号Sfありの判定結果を複数回出力したり、複数の車載通信機3や他の路側通信機2Aからの通報信号S6を受信したりすることを条件として、虚偽信号Sfありと判定するようになっている。
図6に戻り、虚偽信号Sfありと判定された場合には、路側通信機2Bの制御部23は、虚偽信号Sfに含まれる不正な車載通信機3Fの通信機IDを、無線通信部21を通じて自身の通信エリアAにブロードキャストで同報する(図6のステップST2)。
従って、通信エリアA内の正常な車載通信機3がその同報信号を受信するが、この場合に、不正な車載通信機3Fの通信機IDから受信した信号を廃棄することにより、虚偽情報による誤った安全運転支援等の交通制御を車両5が実行するのを未然に防止できる。
この第1のコマンド信号S7に含まれるコマンドとしては、例えば、車載通信機3Fのコンテンションウィンドウ(CW:Contention Window)やキャリアセンスを長くしたり、送信レベルを小さくしたりするコマンドを採用することができる。
そこで、路側通信機2Bの制御部23は、不正な車載通信機3Fの全機能を停止させて送信不能にするコマンドと、その車載通信機3Fの通信機IDと、自身が正規の路側通信機2Aであることの認証データとを含む阻害信号である第2のコマンド信号S8(図5参照)を、虚偽情報Sfの送信主体である不正な車載通信機3Fに対して、ユニキャスト又は同報によって無線送信する(図6のステップST5)。
そこで、路側通信機2Bの制御部23は、通報処理に移行し(図6のステップST7)、虚偽信号Sfを送信する不正な車載通信機3Fの通信機IDを、総通局や警察署などの監督局に通報する。この通報は、無線通信部21からの無線送信で行ってもよいし、有線通信部22から中央装置4を通じて行ってもよい。
また、車載通信機3Fを搭載した車両5Fにおいて、路側通信機2Bからコマンド信号S7,S8を受信したことを、スピーカや液晶表示部等の車載インタフェースを用いて出力すれば、虚偽情報の送信主体であることを車両5Fの搭乗者に報知することができる。
もっとも、この場合、キャリアセンス方式での車車間通信の送信時間が必要以上に短縮するのを防止するため、妨害信号S9の送信時間は、不正な車載通信機3Fの過去の送信時間や、他の車載通信機3の平均的な送信時間と同程度に設定することが好ましい。
この場合において、路側通信機2が不正な車載通信機3Fから虚偽信号Sfを受信してから、当該車載通信機3Fの通信機IDを取得するまでに50μs程度かかると仮定すると、妨害信号Sfの送信時間は、約78μs(=128μs−50μs)に設定すればよいことになる。
そこで、本実施形態では、路側通信機2Bの制御部23は、各コマンド信号S7,S9の送信後に行う虚偽信号Sfの再検出の判定ステップ(図6のステップST4,ST6)において、その再検出がなかった場合には、妨害信号Sfの送信を停止するようになっている。
このため、路側通信機2や他の車載通信機3において実施する交通制御に混乱が生じる可能性を低下させることができる。
図7は、送信レベルが過大な違法電波が生じた場合の、路側通信機2Bによる伝送阻害処理を示すフローチャートである。
図6と図7を対比すれば明らかなように、両処理の相違は、判定対象が虚偽信号ではなく、送信レベルの過大な違法電波である点(図7のステップST1,ST4,ST6)と、妨害信号の送信(図6のステップST8)とその送信停止(図6のステップST9)が行われない点にあり、その他は同様である。そこで、以下、図6の処理と相違する部分について説明する。
車載通信機3からの送信信号が過大な送信レベルか否かの判定は、路側通信機2や車載通信機3の通信部21,31が受信した受信信号のレベルが所定の閾値(例えば、−25dBm程度)以上であるか否かによって行うことができる。
しかし、例えば、極めて近距離からの送信信号を受信した場合や、フェージングの影響で増幅された送信信号を受信した場合にも、通信部21,31での受信レベルが一時的に大きくなる。
そこで、路側通信機2Bの制御部23は、所定の判定周期(例えば、1分程度)において、自装置の判定手段23Cが閾値以上の違法電波を複数回出力したり、複数の車載通信機3や他の路側通信機2Aからの通報信号S6を受信したりすることを条件として、過大な送信レベルの違法電波が存在すると判定するようになっている。
このため、送信レベルが過大な違法電波によって、路側通信機2や通信エリアA内に含まれる他の車載通信機3に通信障害が生じる可能性を低下させることができる。
図8は、送信周波数が規格外である違法電波が生じた場合の、路側通信機2Bによる伝送阻害処理を示すフローチャートである。
図6と図8を対比すれば明らかなように、両処理の相違は、判定対象が虚偽情報ではなく、送信周波数が規格外の違法電波である点(図8のステップST1,ST4,ST6)と、妨害信号の送信(図6のステップST8)とその送信停止(図6のステップST9)が行われない点にあり、その他は同様である。そこで、以下、図6の処理と相違する部分について説明する。
車載通信機3からの送信信号の送信周波数が規格外であるか否かの判定は、路側通信機2や車載通信機3の通信部21,31が当該送信周波数の受信信号を受信したか否かによって行うことができる。
しかし、自装置の判定手段23Cが規格外の送信周波数の判定結果を1度出力しただけ、或いは、通報信号S6を1度受信したという事象だけで、送信周波数の点で違法な車載通信機3Fの存在を断定するのは早計である。
このため、送信周波数が規格外の違法電波によって、通信エリアA内に含まれる車載通信機3や携帯電話機等の他の通信機器に通信障害が生じる可能性を低下させることができる。
今回開示した各実施形態は本発明の例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は、上記実施形態ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲とその構成と均等な意味及び範囲内での全ての変更が含まれる。
2 路側通信機
3 車載通信機(移動通信機)
3F 不正(または違法)な車載通信機
4 中央装置
5 車両
5F 不正(または違法)な車両
6 監視カメラ
7 通信回線
8 ルータ
20 アンテナ
21 無線通信部
22 有線通信部
23 制御部
23A 割当手段
23B データ転送手段
23C 判定手段
23D 取得手段
23E 送信制御手段
24 記憶部
30 アンテナ
31 通信部
32 制御部
32A データ送信手段
32B 判定手段
32C 通報手段
32D コマンド実行手段
33 記憶部
S1 信号制御情報
S2 交通情報
S3 車両情報
S4 感知情報
S5 画像データ
S6 通報信号
S7 第1のコマンド信号(阻害信号)
S8 第2のコマンド信号(阻害信号)
S9 妨害信号(阻害信号)
Claims (6)
- 道路上を移動する移動通信機との間で無線通信を行うための通信エリアを有する路側通信機であって、
虚偽情報を含む信号を送信する、不正な前記移動通信機の識別情報を取得する取得手段と、
取得された前記識別情報を用いて、前記虚偽情報を含む信号の伝送を阻害するための阻害信号を自身の前記通信エリアに送信する送信制御手段と、
を備えていることを特徴とする路側通信機。 - 前記阻害信号は、前記識別情報を含む信号の受信タイミングに対応して所定時間だけ送信される妨害信号である請求項1に記載の路側通信機。
- 前記阻害信号は、前記識別情報と、前記移動通信機による無線送信を困難にするコマンドとを含む制御信号である請求項1又は2に記載の路側通信機。
- 前記阻害信号は、前記識別情報と、前記移動通信機における送信レベルを低下させるコマンドを含む制御信号である請求項1〜3のいずれか1項に記載の路側通信機。
- 道路上を移動する移動通信機との間で無線通信を行うための通信エリアを有する路側通信機であって、
送信レベルが過大な違法電波を送信する違法な前記移動通信機の識別情報を取得する取得手段と、
取得された前記識別情報を用いて、送信レベルが過大な前記違法電波の伝送を阻害するための阻害信号を自身の前記通信エリアに送信する送信制御手段と、
を備えていることを特徴とする路側通信機。 - 道路上を移動する移動通信機との間で無線通信を行うための通信エリアを有する路側通信機であって、
送信周波数が規格外である違法電波を送信する違法な前記移動通信機の識別情報を取得する取得手段と、
取得された前記識別情報を用いて、送信周波数が規格外である前記違法電波の伝送を阻害するための阻害信号を自身の前記通信エリアに送信する送信制御手段と、
を備えていることを特徴とする路側通信機。
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