JP2010263410A - 車両通信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】周囲に他車両が多くなっても通信可能なネットワークへの収容台数を越えて車両が存在するという事態の発生を抑制でき、且つ、他車両との通信を保証できる車両通信装置を提供する。
【解決手段】車列に入っていることを判別したとき、自車両の前後の仮想領域（１０３，１０４）に閾値数を超えて他車両が存在する場合には当該仮想領域内で最も遠い他車両との間の通信を保証できるとことまで通信強度を低下させる制御を行う。車列に入って周囲の他車両が多くなっても、送信範囲を縮小し、その範囲に入る車両の数を減らすから、無線通信衝突回避が可能なネットワークへの収容台数を越えて車両が存在するという事態の発生を抑制することができる。しかも、通信強度を低下しても、仮想領域に入っている最も遠い他車両との通信を保証できる送信出力を維持するので、他車両との通信不能によって車両の運行支援を行うことができなくなることはない。
【選択図】図１

Description

本発明は車両に搭載されて他車両との通信に用いられる車両通信装置に関し、例えば車両の衝突抑止に適用して有効な技術に関する。

道路交通の安全運転支援、効率化を目指して、高度道路交通システム(ITS)が広く行われている。安全運転支援サービスのひとつとして、走行している近傍の車両同士に搭載された車両通信装置が互いに無線通信を行って自車の走行状態を提供しあうことで交通衝突事故回避警告をドライバーに行うといったサービスが検討されている。このような車両通信装置によって構成される車両間通信ネットワークは、携帯電話などで用いられている基地局が制御を担うネットワーク方式と異なり、基地局を介さずに自律的にネットワークを形成することで通信を行う。この車両間通信ネットワークでは、各車両の車両通信装置が自車の位置、速度、移動方向などの車両の走行状態を表す車両走行情報を車両のＩＤとともに他車の車両通信装置と交換する。車両走行情報は情報の塊であるパケットに変換されて、アンテナから送信信号として送信される。

この送信信号が到達する範囲が車両通信装置の通信範囲である。車両通信装置が通信範囲内のすべての車両に送信することをブロードキャストという。同一の無線チャンネルだけを用いてブロードキャストが行われることで、通信範囲内の周辺の車両間では、通信範囲内の車両からの走行状態を受け取ることができ、これら情報を用いて安全運転支援サービスを行う。

車両間通信を行う際に、複数の車両通信装置間で無線チャネルを共有しておこなうため送信範囲内で情報を送信できることができるのは１台のみで、その他の通信装置は受信のみ行うことができる。そのため複数の通信装置が同時に通信行うと無線衝突といわれる信号の衝突現象が発生し送信中のパケットが壊れることで通信が失敗する問題がある。

安全運転支援サービスを提供する目的で車両間通信をおこなうため、通信範囲内に多数の車両が存在したとしても通信が支障なく行われることが重視される。ここで自車両の通信範囲内を自車両ネットワークと定義する。自車両ネットワークに収容できる最大収容可能台数Nを求める。

まずデータの送信時間Tsを求める場合、データの送信周期Td、送信速度Vx、通信範囲内で通信をおこなうデータ量Dxからパケットの送信時間Ts0=Dx/Vxが求められる。また通信を始める際に、他の通信装置が通信を行っていないことを確認した後に送信を行うCSMA/CA(Carrier-Sense Multiple Access with Collision Avoidance)という無線衝突回避技術において前記無線チャンネルの未使用確認に要する時間と、送受信切り替えに必要な時間との和Ts１が求められる。データの送信時間はTs=Ts0+Ts１のように求められる。これより通信範囲内の自車両ネットワークに収容できる最大車両台数はN=Td/Tsとして求められる。例えばTd=50ms、Dx=１0２4bit(=パケット量１２8×8bit)、Vx=１Mbpsから求めたTs0=0.0１0２4ms、Ts１=１msとすると最大収容可能台数Nは４９台となる。

例えば車両が渋滞に巻き込まれている場合は、最大収容可能台数を超えて車両が存在することとなり、ネットワークの通信範囲内の各車両間の通信が困難になるという問題がある。

そのため、送信出力強度や送信周期を変更することで無線衝突を減少させることも検討されている。ここで送信出力強度とは車両間無線装置に設定される出力電圧値である。送信周期とは車両通信装置が送信するパケットの送信周期である。

パケットの送信周期を長くさせると各通信装置のパケット送信頻度が減少するので、無線衝突を減少させる効果を期待できる。また送信出力を減少させる場合では通信範囲を狭め、通信範囲内の車両台数を少なくし無線衝突を減少させる効果を期待できる。しかし衝突回避などの安全運転支援目的のため、送信周期を長くしすぎると、衝突防止に必要な車両走行情報が届かない問題がある。例えば車両走行情報を送信する送信周期を１秒毎と０．１秒毎とを比較すると、時速６０ｋｍで進む車両は１秒で１６．６ｍ進み、０．１秒で１．６ｍ進む。予め定められた周期に従い周期的に得られる車両の位置情報は１６．６ｍと１．６ｍ毎に得られることとなり、他車両の位置を得て、衝突回避をおこなうための精度には大きく違いがでることとなる。
また送信範囲を無闇に小さくすると交通安全支援に必要な通信範囲がとれず交通衝突事故回避サービスを提供できるだけの範囲の周辺の車両走行情報が届かない問題がある。

前記送信出力強度と送信周期の問題に対し、例えば、特許文献１では、車両に搭載された無線通信機はマイクロコンピュータを内蔵しており、マイクロコンピュータは走行速度Vが入力され、走行速度Vが大きくなるにしたがって短くなる送信周期Tdおよび大きくなる通信出力を計算し、走行状態などの車両に関する情報を当該送信周期Tdで送信する。そのため、必要な通信を確保できかつ通信トラフィックを軽減することができる。

特開２００８−２４５２６８号公報

前記特許文献１記載の自車両の速度で送信出力制御を行った場合、渋滞などで低速の車列を構成する車両に搭載された車両通信装置が送信出力強度を小さくする。前記低速の車列を構成する車両の通信範囲の縮小により、前記車両の通信範囲外である車列外から接近する車両に前記車列を構成する車両走行情報が届かない問題が起き、交通衝突事故防止などの安全運転支援サービスの提供に支障が発生してしまう問題がある。

本発明は、車列の周囲に他車両が多くなっても通信可能なネットワークへの収容台数を越えて車両が存在するという事態の発生を抑制することができ、且つ、他車両との通信を保証でき、質の高い交通衝突事故防止などの安全運転支援サービスの提供に資することができる車両通信装置を提供することにある。

本発明の前記並びにその他の目的と新規な特徴は本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。

本願において開示される発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば下記の通りである。

すなわち、自車両が車列に入っていることを判別したとき、自車両の前後に他車両が多数存在することになっても、仮想領域に閾値数を超えて他車両が存在する場合には当該仮想領域内で最も遠い他車両との間の通信を保証できるとことまで通信強度を低下させる制御を行う。したがって、車列の周囲の他車両が多くなっても、送信範囲を縮小し、その範囲に入る車両の数を減らすから、無線通信衝突回避が可能なネットワークへの収容台数を越えて車両が存在するという事態の発生を抑制することができる。しかも、通信強度を低下しても、仮想領域に入っている最も遠い他車両との通信を保証できる送信出力を維持するので、他車両との通信不能によって車両の運行支援を行うことができなくなることはない。車列に入っている夫々の車両が上記と同じプロトコルで通信強度の制御を行うことにより、質の高い交通衝突事故防止などの安全運転支援サービスの提供が可能になる。

本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば下記のとおりである。

すなわち、車列の周囲に他車両が多くなっても通信可能なネットワークへの収容台数を越えて車両が存在するという事態の発生を抑制することができ、且つ、他車両との通信を保証でき、質の高い交通衝突事故防止などの安全運転支援サービスの提供に資することができる。

図１は本発明による送信出力制御の原理を例示する説明図である。 図２は送信出力制御を採用した車両通信装置のハードウェア構成を示すブロック図である。 図３は車両通信装置が搭載された車両を例示する概略説明図である。 図４は図２のハードウェアによって実現される車両通信装置の機能ブロック図である。 図５は送信パケットに含まれる車両走行情報を例示する説明図である。 図６は車両ＤＢに格納される情報を例示する説明図である。 図７は仮想領域定義部が定義する仮想領域の説明図である。 図８は図４の機能ブロックで示された車両通信装置による動作を示すデータ処理フローである。

１．実施の形態の概要
先ず、本願において開示される発明の代表的な実施の形態について概要を説明する。代表的な実施の形態についての概要説明で括弧を付して参照する図面中の参照符号はそれが付された構成要素の概念に含まれるものを例示するに過ぎない。

〔１〕本発明の一実施の形態に係る車両通信装置（２００）は、自車両の走行情報を生成する自車両情報生成部（３１１）と、自車両情報生成部で生成した自車両の走行情報を無線通信で送信し且つ他車両の走行情報を無線通信で受信する通信処理部（３０１）と、生成された自車両の走行情報に基づいて自車両を中心とする走行方向の周囲に仮想領域を定義する仮想領域定義部（３１２）と、前記定義された仮想領域のうち自車両の走行方向の前後双方の領域に閾値を超えた数の他車両が存在するか否かを、受信された前記他車両の走行情報及び生成された前記自車両の走行情報に基づいて判別する車列判別部（３０７）と、車列判別部により閾値を超えていないことが判別されたとき第１の送信出力を維持し、車列判別部により閾値を超えていることが判別されたとき無線通信の送信出力を第１の送信出力よりも低い第２の送信出力に低下させる制御を行う送信制御部（３０８）と、を有する。

これによれば、自車両が車列に入っていることを判別したとき、自車両の前後に他車両が多数存在することになっても、仮想領域に閾値数を超えて他車両が存在する場合には当該仮想領域内で最も遠い他車両との間の通信を保証できるとことまで通信強度を低下させる制御を行う。したがって、車列の周囲の他車両が多くなっても、送信範囲を縮小し、その範囲に入る車両の数を減らすから、無線通信衝突回避が可能なネットワークへの収容台数を越えて車両が存在するという事態の発生を抑制することができる。しかも、通信強度を低下しても、仮想領域に入っている最も遠い他車両との通信を保証できる送信出力を維持するので、他車両との通信不能によって車両の運行支援を行うことができなくなることはない。車列に入っている夫々の車両が上記と同じ方法で通信強度の制御を行うことにより、質の高い交通衝突事故防止などの安全運転支援サービスの提供が可能になる。

〔２〕項１の車両通信装置において、前記自車両情報生成部は、センサの出力を入力して、自車両位置、自車両走行速度及び自車両進行方向を走行情報として生成する。

〔３〕項１又は２の車両通信装置において、前記通信処理部はキャリア・センス・マルチプル・アクセスによる通信プロトコルを使用する。

〔４〕項１乃至３の何れかの車両通信装置において、前記通信処理部は、他車両のＩＤ、他車両位置、他車両走行速度及び他車両進行方向を他車両の走行情報として受信する。

〔５〕項４の車両通信装置において、前記通信処理部が受信した他車両の走行情報を前記他車両のＩＤをインデックスとして書換え可能に蓄積するデータベース（３１０）を更に有し、前記車両判別部は前記データベースに蓄積された他車両の走行情報を用いる。

〔６〕項１乃至５の何れかの車両通信装置において、仮想領域定義部が定義する仮想領域は自車両を中心としてその前後に分割された前領域及び後領域とを有する。

〔７〕項１乃至６の何れかの車両通信装置において、前記仮想領域定義部は、自車両の速度が早い程、仮想領域を大きく定義する。自車両の速度が速ければ仮想領域を大きくし、遅ければ仮想領域を小さくして送信出力制御を行うから、車両の速度を考慮した交通衝突事故防止のための安全運転支援サービスの提供に好適である。

〔８〕項１乃至７の何れかの車両通信装置において、前記送信制御部は、車列判別部により閾値を超えていることが判別されたとき仮想定義領域内において距離が最も遠い他自車両との距離をパラメータとして送信出力を決定する。

〔９〕項１乃至８の何れかの車両通信装置において、前記送信制御部は、車列判別部により閾値を超えていることが判別されたとき送信出力を最低から徐々に高くしながら自車両から最も遠い他車両への確認パケットの送信に対して応答が帰ってきたとき、その送信出力を前記第２の送信出力とする。

〔１０〕本発明の別の実施の形態に係る車両通信装置は、自車両の走行情報を生成する自車両情報生成部と、自車両情報生成部で生成した自車両の走行情報を無線通信で送信し且つ他車両の走行情報を無線通信で受信する通信処理部と、通信処理部で受信した他車両の走行情報を蓄積するデータベースと、生成された自車両の走行情報に基づいて自車両を中心とする走行方向の周囲に仮想領域を定義する仮想領域定義部と、前記定義された仮想領域のうち自車両の走行方向の前後双方の領域に閾値を超えた数の他車両が存在するか否かを、前記データベースに蓄積された他車両の走行情報及び生成された前記自車両の走行情報に基づいて判別する車列判別部と、車列判別部により閾値を超えていることが判別されたときは超えていないときに比べて無線通信の送信範囲を縮小する制御を行う送信制御部と、を有する。

２．実施の形態の詳細
実施の形態について更に詳述する。

図１には本発明による送信出力制御の原理が例示される。車両１０５、車両１０６、車両１０７は夫々自車両の位置、速度、移動方向などの走行情報を測定し通信範囲内にある他車両に走行情報を周期的に送信する。１００，１０１は自車両が車列に入っていることを認識していないときの送信範囲であり、図において送信範囲１００は車両１０５の送信範囲、送信範囲１０１は車両１０７の送信範囲である。各車両は自車両の前後に仮想的に設定した所定領域（仮想領域）に車両が存在するか否かを判別する。例えば車両１０６は、自車両の前後に設定した仮想領域１０３、１０４に式位置を越えた数の車両が存在するか否か、すなわち、自車両が車列の中にいるかどうかを判別する。閾値を越えた数の車両が夫々の領域に存在すると判定されたときは、判定される前に比べて送信出力を低減して送信範囲を１０２のように縮小する。閾値には誤差等を考慮して１以上の適当な数が設定される。走行情報の周期的な送信には、例えばＩＥＥＥ８０２．１１ｐに準拠したＷＡＶＥ（Wireless Access Vehicular Environment ）通信を行い、通信にはＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance）という無線通信衝突回避のプロトコルを採用する。車列においては自車両の前後に他車両が多数存在することになり、これに応じて送信範囲を縮小すれば、その範囲に入る車両の数を減らすことができ、ＣＳＭＡ／ＣＡのようなプロトコルによる無線通信衝突回避が可能なネットワークへの収容台数を越えて車両が存在する自体の発生を抑制することが可能になる。

図２には上記送信出力制御を採用した車両通信装置のハードウェア構成が例示される。同図に示すように、車両通信装置２００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２０１、ＣＰＵ２０１のワーク領域などに用いられるＲＡＭからなるようなメモリ２０３、ファイルメモリ装置又はハードディスク装置のような補助記憶装置２０２、入出力インターフェース２０４、バス２０９、及び送受信部２０７から構成される。送受信部２０７にはアンテナ２０８が接続される。入出力インターフェース２０４には表示装置２０５や車載センサ装置２０６が接続される。例えば車両通信装置２００は単一の半導体チップに構成されてもよいし、マルチチップで構成されてもよい。ＣＰＵ２０１、補助記憶装置２０２及びメモリ２０３として、ＥＣＵ又はカーナビゲーション装置のためのデータプロセッサを流用する場合には、入出力インターフェース２０４及び送受信部２０７を別の半導体集積回路によって構成すればよい。

車両通信装置２００は車両に搭載されて利用される。車両通信装置２００が搭載された車両を例示する図３において、例示された車両２０９、２１０は、前記表示装置２０５、車両通信装置２００、車載センサ装置２０６、及びアンテナ２０８を備える。車両２０９に搭載された車両通信装置２００はアンテナ２０８を介して、別の車両２１０に搭載された車両通信装置２００と通信を行う。

前記車載センサ装置２０６は車両のナビゲーションシステム内のセンサや車両内のセンサなどを意味する。前記センサとしては、全地球測位システム（ＧＰＳ）、ジャイロスコープ、コンパス、ジャイロコンパス、スピードセンサを備えることができる。ＧＰＳは時刻と車両の緯度、経度を測定する。ジャイロスコープは車両の加速度、角度を測定する。コンパス、ジャイロコンパスは車両の移動方向を測定する。スピードセンサは車両の速度を測定する。

補助記憶装置２０２にはＣＰＵの動作プログラムや各種パラメータなどの設定情報が記憶されている。メモリ２０３はＣＰＵがその動作プログラムを実行するときのワーク領域もしくはデータやプログラムの一次記憶領域として利用される。例えば補助記憶装置２０２は変数や配列を定義するためのプログラムや自車両からの送信出力強度を決定するためのプログラムの記憶領域などに利用され、メモリ２０３は、変数や配列として、他車両走行情報を設定するための配列、自車両に関する走行情報を一時的に記憶する。ＣＰＵ２０１はプログラムを実行することにより、以下で説明する各機能部によるデータ処理を実現する。

前記アンテナ２０８は送受信兼用である。送受信部２０７はアンテナ２０８から送信信号を出力する場合にはアンテナ２０８を送信用に切り替える。アンテナ２０８から送信信号を出力していない場合は、送受信部はアンテナ２０８を受信用に切り替える。

図４には図２のハードウェアによって実現される車両通信装置２００の機能ブロック図が例示される。車両通信装置２００は通信処理部３０１と車両走行情報処理部３０２を備える。車両走行情報処理部３０２には外部の車両センサ情報処理部３０３が接続されている。

通信処理部３０１は送受信処理部３１６、自車両走行情報送信処理部３０４、送信出力制御部３０５、他車両走行情報受信処理部３０６から構成される。車両走行情報処理部３０２は車列判定部３０７、送信出力判定部３０８、車両走行情報データベース更新部３０９、車両データベース（データベースを単にＤＢとも記す）３１０、自車両走行情報生成部３１１、仮想領域定義部３１２から構成される。車両センサ情報処理部３０３は自車両位置検出部３１３、自車両走行速度検出部３１４、自車両進行方向検出部から構成される。

送受信処理部３１６は送信出力制御部３０５により設定された送信出力に従いパケットを送信することと、他車両の車載通信装置から送信されたパケットの受信処理を行う。前記送信パケットの中には車両走行情報が格納されている。図５に示すような車両ＩＤ４０１、緯度の度数を示す第1緯度情報４０２、北緯（Ｎ）又は南緯（Ｓ）を示す第２緯度情報４０３、経度の度数を示す第１経度情報４０４、東経（Ｅ）又は西経（Ｗ）を示す第２経度情報４０５、位置情報の測位時間４０６、車両進行方向４０７、車両走行速度４０８を示す情報が含まれる。車両ＩＤ４０１には車載通信装置のＩＤ例えば通信装置固有の識別番号もしくは車両通信装置が起動した際にランダムに割り当てた識別番号、例えば“１０００”を格納し、第１緯度情報４０１にはＧＰＳセンサより取得した緯度情報、例えば、ＧＰＳで受信したＮＭＥＡ-０１８３フォーマット形式のGlobal Positioning System Fix Dataから抜き出した緯度情報“４８０７．０３８２４７”を格納する。緯度情報４０２には前記緯度情報４０１が北緯であるか、南緯であるかを格納する。例えば北緯の場合であればＮ、南緯であればＳを格納する。測位時間４０６はＧＰＳより取得した緯度情報４０１と緯度情報４０２の測位時刻を格納する。車両進行方向４０７には方位角を格納する。車両速度４０８にはスピードセンサより取得した車両の走行速度、例えば時速６０ｋmで走行している場合６０を格納する。図５に例示した車両走行情報は送受信パケットのデータ部を構成する。送受信パケットは、特に制限されないが、先頭にプリアンブルを有し、必要な場合はＭＡＣ（Media Access Control address）のようなヘッダ等をさらに有し、これにデータ部が後続するというような、パケットフォーマットを有する。

他車両走行情報受信処理部３０６は他車両の車載通信装置から送信されて送受信部３１６が受信したパケットを受取る。他車両走行情報受信処理部３０６は受信パケットに含まれる車両走行情報として、車両ＩＤ４０１、第１緯度情報４０２、第２緯度情報４０３（北緯もしくは南緯）、第１経度情報４０４、第２経度情報４０５（東経もしくは西経）、位置情報の測位時間４０６、車両進行方向４０７、及び車両走行速度４０８を読み出す。

車両走行情報ＤＢ更新部３０９は、他車両走行情報受信部３０６が受信パケットから切り出した車両走行情報にデータベースの登録時間を加えて他車両の情報を車両ＤＢ３１０に格納する制御を行う。車両走行情報ＤＦＢ更新部３０９は車両走行情報登録時に同じ車両ＩＤの情報が前記車両ＤＢ３１０にすでにある場合は上書きする。また事前に定めてある時間を経過したデータベース内の車両走行情報を予め定められた周期に従い周期的に削除する。

車両ＤＢ３１０に格納される情報は図６に例示される。５０１には通信装置固有の識別番号もしくは車両通信装置が起動した際にランダムに割り当てた識別番号などの車両ＩＤ、５０２には第１緯度情報、５０３には第２緯度情報（北緯もしくは南緯）、５０４には第１経度情報、５０５には第２経度情報（東経もしくは西経）、５０６には車両走行情報登録時間、５０７には位置情報の測位時間、５０８には車両進行方向、５０９には車両走行速度を示す情報が夫々含まれる。列５１１には車両ＩＤ“１０００”に関する情報が一つのデータベースエントリとして格納され、列５１２には車両ＩＤ“１００１”に関する情報が別のデータベースエントリとして格納され、例えば各データベースエントリは車両ＩＤをインデックスとして管理される。

自車両走行情報生成部３１１は、自車両の走行情報を取得し、自車両走行情報パケットを生成する。即ち、自車両走行情報生成部３１１は、予め定められた周期に従い周期的に、自車両位置検出部３１３が検出した自車両位置、自車両走行速度検出部３１４が検出した走行速度、及び自車両進行方向検出部３１５が検出した車両移動方向により、自車両走行情報を格納した送信パケット生成する。自車両の走行情報は予め定められた周期に従い周期的に他車両に送信される。自車両の走行情報には、図５に示すような車両ＩＤ４０１、自車両位置検出部３１３がＧＰＳなどから検出した第１緯度情報４０２、第２緯度情報４０３（北緯もしくは南緯）、第１経度情報４０４、及び第２経度情報４０５（東経もしくは西経）を含み、更に、位置情報の測位時間４０６、そして、自車両進行方向検出部３１５がコンパス或いはジャイロコンパスから検出した車両進行方向４０７、更に、自車両走行速度検出部３１４がスピードセンサから検出した車両速度４０８を示す情報を含む。自車両走行情報は仮想領域の作成や他車両との距離の計算などに用いられる。要するに、自車両走行情報は仮想領域の作成他車両との距離の計算に用いる。また自車両走行情報生成部３１１が作成したパケットは自車両情報送信処理部３０４に渡され、予め定められた周期に従い周期的に送受信部３１６に渡され送信処理が施される。自車両走行情報生成部３１１は図５の以下の情報である自車両位置検出部３１３がＧＰＳなどから検出した緯度１情報４０２、緯度２情報４０３、経度１情報４０４、経度２情報４０５、測位時刻４０６、自車両進行方向検出部３１５がコンパス或いはジャイロコンパスから検出した車両進行方向４０７、自車両走行速度検出部３１４がスピードセンサから検出した車両速度４０８を送信パケットに格納する。

仮想領域定義部３１２は、他車両の車載通信装置とパケットの送受信が必要な領域として仮想領域を定義する。図７において仮想領域の説明をする。仮想領域定義部３１２は、通信範囲７０１を持つ自車両７０４の周囲に前部仮想領域７０２と後部仮想領域７０３を作成する。前部仮想領域７０２と後部仮想領域７０３を合わせたものを仮想領域とよぶ。仮想領域定義部３１２は、生成された自車両走行情報から自車両の位置を原点として自車両の進行方向をＹ軸とし、自車両進行方向と直交する方向をＸ軸とする。例えばＹ軸の０ｍ〜５０m，Ｘ軸の−１５〜１５mを前部仮想領域７０２、Ｙ軸の０m〜５０mのＸ軸の−１５〜１５mを後部仮想領域７０３として設定する。設定した領域を緯度、経度に変換して領域の境界線となる直線式を示す情報をメモリに記憶する。ここで説明した仮想領域の定義方法は一例である。仮想領域の大きさは、自車両速度に応じて、速度が大きくなれば領域を拡大する方向で制御してもよい。また仮想領域の形は四角形に限定されず、円形など、別の形であってもよい。

車列判定部３０７は、前部仮想領域と後部仮想領域に閾値を越えた数の他車両が存在する場合は自車両が車列の中に存在すると判断する。例えば仮想領域定義部において作成した前部仮想領域７０２内と後部仮想領域７０３内に自車両の移動方向と同じ移動方向の他車両が存在する場合に、その車両数を数える。自車両と他車両が同じ移動方向かを判断する方法としては、例えば他車両の移動方向が、自車両の進行方向に予め定められた値を加減した値の範囲に収まる場合は同じ方向であるとみなす方法、或いは処理を簡略化する場合には仮想領域内に存在する車両は全て自車両の進行方向と同じ方向であるとみなす方法、或いはナビゲーションの道路データを用いて同じ方向に走行しているかを判断する方法などがある。その車両数に基づいて自車両が車列中に存在しているかを判断する。例えば、仮想領域内にある車両数の閾値Number vehicleを越えた場合、仮想領域に他車両が存在すると判断する。例えばNumber vehicle=１とすると、他車両が前仮想領域内に２台以上、後仮想領域内に２台以上存在した場合、車列判定部は自車両が車列の中に存在していると判断する。

送信出力判定部３０８は、車列判定部３０７の判定結果から、自車両の周囲のどれだけの範囲に自車両から送信される送信信号を到達させるかを設定し、その送信出力値情報を送信出力制御部３０５に伝達する。送信出力値情報とは例えば出力電圧値(送信出力強度)である。自車両が車列中に存在する場合には、送信出力判定部３０８は前後仮想領域内の自車両と自車両が持つ仮想領域内の車両に、送信信号が到達できるように送信出力強度を設定する。送信出力判定部３０８は、仮想領域内の最も遠距離に存在する他車両から自車両までの距離を求める。車列判定部３０８は自車両と仮想領域に存在する他車両の車両走行情報の第１緯度情報４０２、第２緯度情報４０３、第１経度情報４０４、第２経度情報４０５に基づいて、例えばLambert-Andoyerの式などの測地線航海算法等の方法を用いて自車両と仮想領域内のすべての他車両間の距離を求め、最も遠距離に存在する他車両を決定する。例えば、Lambert-Andoyerの式を用いた２点間の距離を求める方法を用いる場合には。次の手法による。先ず、自車両の位置（自車両の測地経度、自車両の測地緯度）をＡ点(lA,LA)とし、他車両の位置（他車両の測地経度、他車両の測地緯度）をＢ点(lB,LB)として、Ａ点からＢ点までの２点間の距離(測地線長)ρを求める。即ち、
１．測地緯度をφ=tan-１(B/A・tanl)の式を用いて化成緯度に変換する。Ａは地球赤道半径、Ｂは地球極半径を示す。ｌは測地緯度、φは変換した化成緯度を示す。
２．球面上の距離Ｘの計算をX=cos-１[sinφA・sinφB+cosφA・cosφB・cos(LA-LB)]の式より求める。φAはＡ点の化成緯度、φBはB点の化成緯度を示す。
３．Lambert-Andoyerの式によるΔρの計算として、
Δρ=F/8*{(sinX-X)*(sinφA+sinφB)２/cos２(X/２)-(sinX+X)*(sinφA-sinφB)２/sin２(X/２)}を求める。Fは偏平率を示しており、F=(A-B)/Aから求める。そして測地線長ρを、式ρ=A・(X+Δρ)から求める。

送信出力判定部３０８は、自車両から最も遠距離に存在する他車両の距離に従って送信出力強度を決定する。送信出力強度を算出する方法としては、例えば予め実験で距離と送信出力強度の関係を測定し、その関係式を求め送信出力を求める方法、下記式（１）のフリスの公式を用いて送信出力を求める方法などがある。
Pt=Pr/(GT*Gr)*(4πD/λ)* (4πD/λ) (１)
ここでPrは受信可能な最低限の受信電力、Dは自車両と他車両の距離、Gtは送信アンテナを絶対利得、Grは受信アンテナの絶対利得、λは送信電波の周波数の逆数である。また送信出力強度を最小値にした後に、自車両から最も遠距離に存在する他車両へ確認パケットを送りながら、確認パケットの返信が帰ってくるまで徐々に送信出力強度を上げていき、返信パケットが帰ってきた送信出力強度を設定する方法などがある。自車両が車列中に存在しない場合には、送信出力判定部３０８は規定された送信出力を送信出力制御部３０５に伝達する。即ち、図１の送信範囲１００，１０１で例示される範囲を送信範囲とする送信強度を維持する。送信出力制御部３０５は、送信信号を送信する際の送信出力判定部３０８にて決定された送信出力強度に設定される。送受信処理部３１６は、送信出力判定部３０８にて決定された送信出力強度で送信信号を送信する。

図８には図４の機能ブロックで示された車両通信装置２００によるデータ処理フローが例示される。送受信部３１６他車両の車載通信からの送信されたパケットを受信したかを判別し（８０１）、受信したとき、他車両走行情報受信処理部３０６が受信パケットに含まれる車両走行情報を読み出す（８０２）。車両走行情報DB更新部３０９は、他車両走行情報受信部３０６が受信パケットから切り出された車両走行情報を受け取り、これを、車両ＩＤをインデックスとして車両データベースに３１０に登録する（８０３）。車両データベースに３１０に登録する処理を行なったとき又は他車両からの走行情報を新たに受取らなかったとき、自車両走行情報生成部３１１が自車両の走行情報を取得して自車両走行情報パケットを生成し（８０４）、また、仮想領域定義部３１２が自車両の走行情報などに基づいて仮想領域を作成する(８０５)。この後、車列判定部３０７が仮想領域に閾値数を越えて他車両が存在するかを調べることによって、自車両が車列の中に存在するかを判断する(８０６)。車列の中に存在していることが判別されると、送信出力判定部３０８は前後仮想領域内の自車両と自車両が持つ仮想領域内の車両に、送信信号が到達できる範囲で送信出力強度を低く設定し直して、送信範囲を狭くする（８０７）。例えば、図１の１００，１０１に代表されるような比較的広い送信範囲を、図１の１０２代表されるような比較的広い送信範囲となるように送信強度を弱くする制御を行う。自車両が車列の中にいない場合は、図１の１００，１０１に代表されるような比較的広い送信範囲を維持するように通常の送信出力を維持させる制御を行う。送受信処理部３１６は、送信出力判定部３０８にて決定された送信出力強度で送信信号を送信する（８０９）。

以上説明した車両通信装置２００における送信出力制御によれば、ＩＥＥＥ８０２．１１ｐに準拠したＷＡＶＥ通信を行い、通信にはＣＳＭＡ／ＣＡ等の無線通信衝突回避のプロトコルを採用して、他車両との間で走行情報の周期的な送受信を行って車両運行を支援するとき、自車両が車列に入っていることを判別したとき、自車両の前後に他車両が多数存在することになっても、仮想領域に閾値数を超えて他車両が存在する場合には当該仮想領域内で最も遠い他車両との間の通信を保証できるとことまで通信強度を低下させる制御を行う。したがって、車列に入って周囲の他車両が多くなっても、送信範囲を縮小し、その範囲に入る車両の数を減らすから、ＣＳＭＡ／ＣＡのようなプロトコルによる無線通信衝突回避が可能なネットワークへの収容台数を越えて車両が存在するという事態の発生を抑制することができる。しかも、通信強度を低下しても、仮想領域に入っている最も遠い他車両との通信を保証できる送信出力を維持するので、他車両との通信不能によって車両の運行支援を行うことができるなることはない。車列に入っている夫々の車両が上記と同じプロトコルで通信強度の制御を行うことにより、質の高い交通衝突事故防止などの安全運転支援サービスの提供が可能になる。

更に、自車両の速度が速ければ仮想領域を大きくし、遅ければ仮想領域を小さくして送信出力制御を行うから、車両の速度を考慮した交通衝突事故防止のための安全運転支援サービスの提供に好適である。

以上本発明者によってなされた発明を実施形態に基づいて具体的に説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。

例えば、仮想領域は前後２個の領域に分割する場合に限定されず前後左右４領域とし、左右領域と前後領域の夫々に対する車両数の閾値を相違させて制御するようにしてもよい。他車両の走行情報はデータベースに登録しなくてもよく、例えばＦＩＦＯバッファなどのバッファメモリに蓄積して順次利用するようにしてもよい。また、車両は自動車に限定されない。車両は軌道車或いは船舶であってもよい。

１０２〜１０２ 送信範囲
１０３〜１０４ 仮想領域
１０５〜１０７ 車両
２００ 車両通信装置
２０１ ＣＰＵ
２０２ 記憶装置
２０３ メモリ
２０４ 入出力インターフェース
２０５ 表示装置
２０６ 車載センサ装置
２０７ 送受信部
２０８ アンテナ
２０９ バス

Claims (10)

1. 自車両の走行情報を生成する自車両情報生成部と、
   自車両情報生成部で生成した自車両の走行情報を無線通信で送信し且つ他車両の走行情報を無線通信で受信する通信処理部と、
   生成された自車両の走行情報に基づいて自車両を中心とする走行方向の周囲に仮想領域を定義する仮想領域定義部と、
   前記定義された仮想領域のうち自車両の走行方向の前後双方の領域に閾値を超えた数の他車両が存在するか否かを、受信された前記他車両の走行情報及び生成された前記自車両の走行情報に基づいて判別する車列判別部と、
   車列判別部により閾値を超えていないことが判別されたとき第１の送信出力を維持し、車列判別部により閾値を超えていることが判別されたとき無線通信の送信出力を第１の送信出力よりも低い第２の送信出力に低下させる制御を行う送信制御部と、を有する車両通信装置。
2. 前記自車両情報生成部は、センサの出力を入力して、自車両位置、自車両走行速度及び自車両進行方向を走行情報として生成する、請求項１記載の車両通信装置。
3. 前記通信処理部はキャリア・センス・マルチプル・アクセスによる通信プロトコルを使用する、請求項１又は２記載の車両通信装置。
4. 前記通信処理部は、他車両のＩＤ、他車両位置、他車両走行速度及び他車両進行方向を他車両の走行情報として受信する、請求項１乃至３の何れか１項に記載の車両通信装置。
5. 前記通信処理部が受信した他車両の走行情報を前記他車両のＩＤをインデックスとして書換え可能に蓄積するデータベースを更に有し、前記車両判別部は前記データベースに蓄積された他車両の走行情報を用いる、請求項４記載の車両通信装置。
6. 仮想領域定義部が定義する仮想領域は自車両を中心としてその前後に分割された前領域及び後領域とを有する、請求項１乃至５の何れか１項に記載の車両通信装置。
7. 前記仮想領域定義部は、自車両の速度が早い程、仮想領域を大きく定義する、請求項１乃至６の何れか１項に記載の車両通信装置。
8. 前記送信制御部は、車列判別部により閾値を超えていることが判別されたとき仮想定義領域内において距離が最も遠い他自車両との距離をパラメータとして送信出力を決定する、請求項１乃至７の何れか１項に記載の車両通信装置。
9. 前記送信制御部は、車列判別部により閾値を超えていることが判別されたとき送信出力を最低から徐々に高くしながら自車両から最も遠い他車両への確認パケットの送信に対して応答が帰ってきたとき、その送信出力を前記第２の送信出力とする、請求項１乃至８の何れか１項に記載の車両通信装置。
10. 自車両の走行情報を生成する自車両情報生成部と、
    自車両情報生成部で生成した自車両の走行情報を無線通信で送信し且つ他車両の走行情報を無線通信で受信する通信処理部と、
    通信処理部で受信した他車両の走行情報を蓄積するデータベースと、
    生成された自車両の走行情報に基づいて自車両を中心とする走行方向の周囲に仮想領域を定義する仮想領域定義部と、
    前記定義された仮想領域のうち自車両の走行方向の前後双方の領域に閾値を超えた数の他車両が存在するか否かを、前記データベースに蓄積された他車両の走行情報及び生成された前記自車両の走行情報に基づいて判別する車列判別部と、
    車列判別部により閾値を超えていることが判別されたときは超えていないときに比べて無線通信の送信範囲を縮小する制御を行う送信制御部と、を有する車両通信装置。

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