JP2012533219A - 自動車内の通信システムの制御方法 - Google Patents

Abstract

車両通信ネットワークのチャネル利用を低減させる方法を開示する。この方法は、チャネル飽和が発生すると、車両通信ネットワークを介して送信されるメッセージの送信出力を低下するステップを含む。また、この方法は、チャネル飽和が発生すると、車両通信ネットワークを介して送信されるメッセージの送信周期を長くするステップを含む。さらに、この方法は、車両速度に応じてメッセージの送信出力および送信周期を修正するステップを含む。
【選択図】図３

Description

（背景）
本発明は、主に自動車に関し、特に、自動車内の通信システムの制御方法に関する。

自動車は、車両間で情報を交換するために用いられる通信システムを備えることができる。通信システムは、無線ネットワークを利用するとよい。従来技術は、同じネットワーク上の通信の輻輳を低減する方法について示唆している。しかしながら、従来技術では、ひどい交通渋滞が発生している状況下でのチャネル飽和を効果的に防ぐことができない。

したがって、従来技術の欠点に対処する方法の必要性が当業界には存在する。

（要約）
明細書及び特許請求の範囲を通じて“自動車”という語は、１又は複数の乗員を運送することが可能であり、任意の動力源によって駆動されるあらゆる移動体を意味する。自動車という語は、乗用車、トラック、バン、ミニバン、ＳＵＶ、オートバイ、スクータ、ボート、個人用船舶及び航空機を含むが、これらに限定されない。

場合によっては、自動車は、１または複数のエンジンを含む。明細書および特許請求の範囲を通じて“エンジン”という語は、エネルギを変換することができる任意の装置または機械を意味する。場合によっては、ポテンシャルエネルギは、運動エネルギに変換される。例えば、エネルギ変換は、燃料や燃料電池の化学的ポテンシャルエネルギが回転運動エネルギに変換されたり、または電気的ポテンシャルエネルギが回転運動エネルギに変換されたりする状況を含むことができる。また、エンジンは、運動エネルギをポテンシャルエネルギに変換する機能も含むことができる。例えば、駆動系から得られる運動エネルギがポテンシャルエネルギに変換される回生制動システムを含むエンジンもある。また、エンジンは、太陽エネルギや核エネルギを別の種類のエネルギに変換する装置を含むこともできる。エンジンのいくつかの例として、内燃機関、電気モータ、太陽エネルギ変換器、タービン、原子力発電所、および２またはそれより多くの異なる種類のエネルギ変換プロセスを組み合わせたハイブリッドシステムが含まれるが、これらに限定されない。

本発明の一態様は、自動車を動作させる方法において、所定の送信出力で情報を送信するステップと、同じ車両通信ネットワーク上で、前記自動車と通信している遠隔車両の数を決定するステップと、前記遠隔車両の数が、前記車両通信ネットワークのチャネル飽和に対応する最大許容数よりも多いか否かを判定するステップと、前記遠隔車両の数が前記最大許容数よりも多いとき、前記送信出力を低下させるステップと、を備えることを特徴とする方法を提供するものである。

本発明の一態様は、自動車を動作させる方法において、所定の送信周期で情報を送信するステップと、同じ車両通信ネットワーク上で、前記自動車と通信している遠隔車両の数を決定するステップと、前記遠隔車両の数が、前記車両通信ネットワークのチャネル飽和に対応する最大許容数よりも多いか否かを判定するステップと、前記遠隔車両の数が前記最大許容数よりも多いとき、前記送信周期を長くするステップと、を備えることを特徴とする方法を提供するものである。

本発明の一態様は、自動車を動作させる方法において、所定の送信特性を用いて情報を送信するステップと、車両速度を決定するステップと、同じ車両通信ネットワーク上で、前記自動車と通信している遠隔車両の数を決定するステップと、前記遠隔車両の数が、前記車両通信ネットワークのチャネル飽和に対応する最大許容数よりも多いか否かを判定するステップと、前記遠隔車両の数が前記最大許容数よりも多いとき、前記車両速度に応じて前記送信特性を調整するステップと、を備えることを特徴とする方法を提供するものである。

後記する図面および詳細な記述を参照すれば、当業者には、本発明の他のシステム、方法、特徴および利点が明らかになるであろう。このような追加的なシステム、方法、特徴および利点は、当該明細書及び当該要約に含まれ、本発明の範囲内であり、後記する特許請求の範囲によって保護されている。

後記する図面及び明細書を参照すれば、本発明をよりよく理解することができる。図内の構成要素は、必ずしも同縮尺で描かれておらず、本発明の原理を例示するために強調して配置されることもある。さらに、記載される図が別であっても、対応する部分には同じ参照番号が振られている。

自動車の実施形態の概略図である。 交通渋滞にある自動車の実施形態の概略図である。 複数の縮小送信領域を持つ、交通渋滞にある自動車の実施形態の概略図である。 送信出力を調整して同じ車両通信ネットワーク内のチャネル飽和を低減する処理の実施形態である。 同じ車両通信ネットワークを介して情報を送信する自動車の実施形態の概略図である。 同じ車両通信ネットワークを介して情報を送信する自動車の実施形態の概略図である。 送信周期を調整して同じ車両通信ネットワーク内のチャネル飽和を低減する処理の実施形態である。 同じ車両通信ネットワークを介して情報を送信する自動車の実施形態の概略図である。 同じ車両通信ネットワークを介して情報を送信する自動車の実施形態の概略図である。 自動車の複数の異なる送信状態の実施形態の概略図である。 同じ車両通信ネットワーク内で送信出力および送信周期を調整する情報を送信する処理の実施形態である。

（詳細な説明）
図１は、自動車１０２に用いる通信システム１００の実施形態の概略図である。図示の明瞭化のため、自動車の構成要素の一部だけを示す。さらに、他の実施形態では、他の構成要素を追加したり削除したりすることができる。通信システム１００は、自動車１０２と、情報を交換できる任意の他の遠隔情報源との間でさまざまな種類の情報をやりとりするための機能を備えるものであってよい。前記遠隔情報源には、遠隔車両、沿道ユニット、その他の遠隔情報源が含まれるがこれらに限定されない。通信システム１００は、自動車が備える１または複数のシステムと一緒に用いることができる。いくつかの実施形態では、通信システム１００は、ナビゲーションシステムと接続することで、他の車両の位置を特定したり、信号機やその他の道路インフラストラクチャの位置を特定したりすることができる。他の実施形態では、通信システム１００は、車両安全システムと一緒に用いることができる。車両安全システムの具体例としては、衝突警告システム、車線逸脱警報システム、その他の型式の安全システムを含む。例えば、衝突警告システムは、通信システム１００を用いている遠隔車両から情報を受信して他の車両の位置を特定したり、衝突の可能性があればどのようなものでも運転手に警告したりすることができる。

自動車１０２は、ナビゲーション情報を受信する機能を備えることができる。“ナビゲーション情報”という語は、位置を特定したり、または位置に向かう方向を示したりすることにおける支援に用いることができる任意の情報を意味する。ナビゲーション情報のいくつかの具体例としては、居所、通りの名称、通りまたは住所の番地、アパートまたは続き部屋の番号、交差点情報、関心点、駐車場、そして町、タウンシップ、省、県、市、州、区、ＺＩＰコードまたは郵便番号、および国を含む任意の政治的または地理的な細区分を含む。ナビゲーション情報はまた、企業またはレストランの名称、商業地域、商店街、駐車場施設を含む商業的情報を含むこともできる。ナビゲーション情報はまた、全地球測位システムつまり衛星システム（ＧＰＳ：Global Positioning System）、グロナス（ロシア）および／またはガリレオ（欧州）を含む任意の全地球的航法衛星システム（ＧＮＳＳ：Global Navigation Satellite System）から得られる情報を含む地理的な情報を含むこともできる。“ＧＰＳ”という語は、任意の全地球的航法衛星システムを意味するものとして用いられる。ナビゲーション情報は、１つの情報を含むこともできるし、いくつかの情報を組み合わせたものを含むこともできる。

自動車１０２は、ＧＰＳ情報を受信するための機能を備えている。場合によっては、自動車１０２は、ＧＰＳ受信部１１０を備えることができる。例示する実施形態においては、ＧＰＳ受信部１１０は、自動車に用いる任意のシステムのためのＧＰＳ情報を収集することができるものである。前記システムは、ＧＰＳ仕様のナビゲーションシステムを含むが、これに限定されない。

自動車１０２は、１または複数の装置に電力を供給するための機能を備えている。場合によっては、自動車１０２は、電力供給部１１２を備えることができる。一般的に、電力供給部１０２は、自動車と接続している電力供給部であれば、どのような型式であってもよい。場合によっては、電力供給部１１２は、車両用バッテリでよい。その他の場合では、電力供給部１１２は、自動車１０２に内部で利用可能な他の型式の電力供給部とすることができる。電力供給部１１２は、本実施形態では自動車１０２のいくつかの構成要素と接続しているように図示されているが、他の実施形態では他の構成要素が電力供給部１１２に接続できることが理解される。さらに他の場合では、電力供給部１１２と接続しているように図示されているいくつかの構成要素は、電力供給部１１２に接続していなくてもよい。

自動車１０２は、運転手と通信するための機能を備えている。いくつかの実施形態では、自動車１０２は、運転手用車両インタフェース１１４を備えることができる。場合によっては、運転手用車両インタフェース１１４は、運転手および／または乗員に情報を送信するための機能を備えることができる。その他の場合では、運転手用車両インタフェース１１４は、運転手および／または乗員から情報を受信するための機能を備えることができる。例示する実施形態においては、運転手用車両インタフェース１１４は、運転手および／または乗員と情報を送受信するための機能を備えることができる。さらに、いくつかの実施形態においては、運転手用車両インタフェースが自動車のナビゲーションシステムと直接的に接続できることが理解される。つまり、いくつかの実施形態においては、運転手用車両インタフェースをナビゲーションシステムに組み合わせたり、または、一体化させたりすることができる。このように設計することにより、運転手と、自動車に用いる１または複数のシステムとの間でなされる情報通信は、ナビゲーションシステムのインタフェースを用いることで実現することができる。

自動車１０２は、自動車１０２と接続するさまざまな構成要素と通信したり、場合によってはこれら構成要素と制御したりするための機能を備えることができる。いくつかの実施形態においては、自動車１０２は、コンピュータまたはそれに類似する装置と接続してよい。本実施形態では、自動車１０２は、電子制御ユニット１２０（本明細書では、ＥＣＵ１２０と称する）を備えている。一実施形態においては、ＥＣＵ１２０は、自動車１０２のさまざまな構成要素と通信したり、および／またはそれらを制御したりできる。また、いくつかの実施形態においては、ＥＣＵ１２０は、図示されていない自動車の他の構成要素を制御できる。

ＥＣＵ１２０は、情報の入出力および電力の入出力を容易にする多数のポートを備えている。本詳細な説明を通じて、そして特許請求の範囲において“ポート”という語は、２つの導体間にある任意のインタフェース、または任意の共通の境界を意味する。場合によっては、ポートは、導体の挿抜を容易にすることができる。このような種類のポートの具体例としては、機械的なコネクタがあげられる。他の場合においては、ポートは、通常は簡単には挿抜できない接合部となる。このような種類のポートの具体例としては、回路基板上のはんだ、または電子配線があげられる。

ＥＣＵ１２０と接続する後記のポートおよび機能はすべて、自由に選択することができる。実施形態によっては、所定のポートまたは機能を含んでもよいし、それらを除外してもよい。後記する説明は、使用する可能性のある多くのポートまたは機能について開示しているが、いずれのポートまたは機能も、所定の実施形態において使用されなければならないということでもなく、または含まれていなければならないということでもないことに留意すべきである。

いくつかの実施形態においては、ＥＣＵ１２０は、ＧＰＳ受信部１１０と通信するためのポート１２１を備えている。特に、ＥＣＵ１２０は、ＧＰＳ受信部１１０からＧＰＳ情報を受信することができる。また、ＥＣＵ１２０は、電力供給部１１２からの電力を受け取るためのポート１２２を備えている。また、ＥＣＵ１２０は、運転手用車両インタフェース１１４と通信するためのポート１２３を備えている。特に、ＥＣＵ１２０は、運転手用車両インタフェース１１４に情報を送信したり、運転手用車両インタフェース１１４から情報を受信したりすることができる。

自動車は、同じ車両通信ネットワークを用いて１または複数の車両と通信するための機能を備えている。本詳細な説明を通じて、そして特許請求の範囲において“車両通信ネットワーク”という語は、自動車および沿道ユニットをノードとして利用する任意のネットワークを意味する。複数の車両通信ネットワークが、自動車および／または沿道ユニットとの間でさまざまな種類の情報を交換するために用いられる。このような車両のネットワークとしては、例えば、短距離専用通信（ＤＳＲＣ：dedicated short range communication）ネットワークがある。場合によっては、ＤＳＲＣネットワークは、およそ７５ＭＨｚの帯域幅を持ち、５．９ＧＨｚ帯で動作することができる。さらに、ＤＳＲＣネットワークの範囲は、およそ１０００ｍに及ぶ。

いくつかの実施形態では、ＥＣＵ１２０は、ポート１２５を備えており、１または複数のＤＳＲＣ装置と通信することができる。例示する実施形態において、ポート１２５は、ＤＳＲＣアンテナと接続しており、１または複数の車両通信ネットワークを介して車両情報を送信したりおよび／または受信したりすることができる。

自動車１０２は、自動車１０２と直接的にも間接的にも接続していない自動車の１または複数の構成要素と通信するための機能を備えている。場合によっては、ＥＣＵ１２０は、自動車のさまざまなセンサやシステムを含む１または複数の他の装置と直接的に通信するためのポートをさらに備えることができる。例示する実施形態においては、ＥＣＵ１２０は、車両ネットワーク１４０と通信するためのポート１２４を備えることができる。ＥＣＵ１２０と車両ネットワーク１４０との間での通信機能を含むことで、ＥＣＵ１２０は、自動車１２０に関する追加情報にアクセスすることができる。例えば、場合によっては、ＥＣＵ１２０は、自動車のさまざまな動作条件に関する情報を受信することができる。車両ネットワーク１４０から受信できる情報の具体例としては、車両速度、エンジン速度、制動条件、旋回状態、操舵角、および自動車１０２の動作条件に対応する他のパラメータをあげることができるが、これらに限定されない。他の実施形態においては、ＥＣＵ１２０は、１または複数のセンサと直接的に通信するための機能を備えることができる。一実施形態においては、例えば、ＥＣＵ１２０は、車両速度センサ１８８と通信するためのポート１２６を備えることができる。車両速度センサ１８８は、車両速度を検出する技術において既知のセンサであればどのような型式のセンサであってもよい。

複数の車両通信ネットワークに接続している自動車は、情報を交換できる。いくつかの実施形態においては、自動車は、車両通信ネットワークを介して安全基準メッセージ（ＢＳＭs：basic safety messages）を交換することができる。場合によっては、安全基準メッセージは、送信側車両の位置、動作、制御、および／または車両サイズに関する情報を含んでよい。他の場合として、安全基準メッセージは、追加できる情報を含めばよい。他の場合として、安全基準メッセージは、より少ない情報を含んでよい。周囲の車両に安全基準メッセージを送信することで、各車両は、各運転手にとっての安全性を高めるのに役立つ情報を交換することができる。したがって、特別な車両が安全基準メッセージに含まれる情報を利用し、衝突警告システムなどの車両安全システムを制御する場合がある。

本詳細な説明および特許請求の範囲を通じて、“メッセージ”という語は、同じ車両通信ネットワークを介して送信される情報の任意の集合または情報の任意のパケットに用いることができる。メッセージは、安全基準メッセージの型式をとることができるが、安全基準メッセージよりも多くの情報を含んでもよいし、安全基準メッセージよりも少ない情報を含んでもよい。メッセージは、任意のバイト数の情報またはデータを備えることができる。

図２は、車両１０２が高速道路２００で渋滞中であり、同じ車両通信ネットワークを介して周囲の車両とメッセージを交換しようとする状況となる実施形態を示している。この状況において、自動車１０２は、送信領域２０２を介してメッセージを送信することができる。具体的には、送信領域２０２は、半径Ｒ１を備えた領域に一致する。つまり、自動車１０２から距離Ｒ１の範囲内にあるすべての車両は、自動車１０２から送信された安全基準メッセージなどの任意のメッセージを受信することができる。また、高速道路２００にいる他の車両はそれぞれ、自動車１０２から受信したメッセージを車両通信ネットワークを介して送信することもできる。

車両が密集し、高速道路上の交通が大渋滞となる状況下では、ある自動車の送信領域の範囲内にある車両の総数が一つのネットワークチャネル上で通信できる車両の数を超える可能性がある。本詳細な説明および特許請求の範囲を通じて使用される“ネットワークチャネル”という語は、同じ車両通信ネットワーク内で利用できる特定の周波数レンジを意味する。このような状況は、結果的に、安全基準メッセージおよび／または他の情報を交換しようとする車両間の通信が効果的になされることを妨げるチャネル飽和を招く可能性がある。

図２に示す実施形態では、例えば、自動車１０２は、およそ３００ｍの送信範囲を持っている。つまり、自動車１０２から半径３００ｍ以内にある任意の車両が自動車１０２からメッセージを受信することができる。このような範囲は、本実施形態の送信領域２０２の範囲内にあるすべての車両についても当てはまる。この場合、自動車１０２は、１０００台以上の他の車両が存在する通信範囲内にいる。しかしながら、５０台よりも多くの車両が同じチャネル上で通信しているときはいつでもネットワークチャネルの飽和が起こる可能性がある。つまり、この飽和は、周囲の車両と通信する自動車１０２の能力を実質的に低下させる。同様に、ネットワークチャネルのチャネル飽和のため、高速道路２００上の他の各車両は、近くの車両との通信の通信量が低下してしまう。周囲の車両からの安全基準メッセージのアクセスが無くなると、高速道路２００上の自動車１０２および／または他の車両と接続している任意の車両安全システムの有効性は、実質的に低下することになる。

同じ車両通信ネットワークを用いている他の車両と通信する自動車は、チャネル利用を低減することで混雑した状況下でのチャネル飽和を防ぐための機能を備えている。いくつかの実施形態では、自動車は車両通信ネットワークを介して送信するメッセージの送信出力を低下させることができる。特に、その送信出力を低下させることで、送信半径または送信範囲を縮小することができる。つまり、自動車が通信できる車両の総数が減少し、その結果、チャネル利用を低減することができる。

ここで図３を参照すると、自動車１０２は、安全基準メッセージおよび／またはその他の送信する情報の送信出力を低下させることができる。例えば、第一の縮小送信領域２０４に対応する第一の送信出力を用いることで、自動車１０２は、自動車１０２から半径Ｒ２の範囲内にある車両にのみメッセージを送信することができる。例示する実施形態においては、半径Ｒ２は、５０ｍ〜１００ｍの範囲内の値とするとよい。このような状況下では、自動車１０２が情報を送信すると、およそ１００台〜１２０台の車両が受信することができる。

他の例としては、自動車１０２は、第一の送信出力よりも小さく、第二の縮小送信領域２０６に対応する第二の送信出力を用いることができる。この場合、自動車１０２は、自動車１０２から半径Ｒ３の範囲内にある車両にのみメッセージを送信することができる。例示する実施形態においては、半径Ｒ３は、２０ｍ〜３０ｍの範囲内の値とするとよい。このような状況下では、自動車１０２が情報を送信すると、およそ４０台〜５０台の車両が受信することができる。５０台を超える車両が同じチャネル上で送信しているときにチャネル飽和が起こり得る状況下においては、このような調整を行うことにより、チャネル飽和を実質的に低減または無くすことができる。

いくつかの実施形態では、車両１０２が使用する方法は、高速道路２００上の他の車両も使用することができ、それにより、チャネル飽和を著しく低減させることが確実なものとなる。つまり、高速道路２００上の他の車両もまた、車両通信ネットワークを介して送信される任意のメッセージの送信出力の低下を試みることができる。このような調整を行うことにより、すべての車両が低下した送信出力で動作しているため、一つのネットワークチャネルを介して通信している車両の総数を低減することを支援することができる。例示する実施形態においては、高速道路２００上の自動車はそれぞれ、一つのネットワークチャネル上でチャネル飽和が生じているときに任意の送信メッセージの送信出力を低下させる通信システムを備えるとよい。

図４は、同じ車両通信ネットワークを介して送信される信号の送信出力を調整する処理の実施形態を示している。この実施形態において、以下に述べるステップは、ＥＣＵ１２０によって実行される；しかし、いくつかの実施形態では、これらのステップは、自動車１０２と接続している他のシステムまたは装置によって実施できる。また、他の実施形態では、以下に述べるステップのうち１または複数のステップは選択的に実施されるものであることが理解される。

まず始めに、ステップ４０２において、ＥＣＵ１２０は、最大出力でメッセージを送信する。最大出力の値は、自動車１０２と接続している１または複数のシステムに関するさまざまな制約にしたがって決定することができる。例えば、最大出力の値を、使用するネットワークの種類によって制限することができる場合もある。例示する実施形態においては、最大出力は、自動車１０２の製造中に設定した所定のパラメータであってもよい。

ステップ４０２の後、ステップ４０４において、ＥＣＵ１２０は、自動車１０２と通信している車両の数を決定する。このステップは、一つの通信チャネルまたは固有の周波数を共有している情報源の数を決定する技術において既知である任意の方法を用いて実現することができる。いくつかの実施形態では、車両は、利用チャネル検知機構を備えることができる。次に、ステップ４０６において、ＥＣＵ１２０は、自動車１０２と通信している車両の数が最大許容数よりも多いか否か判定する。場合によっては、最大許容数は、チャネル飽和に対応する数とするとよい。図１から図３に示した実施形態においては、例えば、最大許容数は５０である。つまり、チャネル飽和は、５０台を超える車両が同時に１つのネットワークチャネル上で通信するときに発生する。

ステップ４０６において、ＥＣＵ１２０は、自動車１０２と通信している車両の数が最大許容数よりも多いと判定すれば、ステップ４０８に進む。ステップ４０８において、ＥＣＵ１２０は、送信されたメッセージのすべての送信出力を低下させる。これにより、送信するメッセージの送信領域を効果的に縮小し、自動車１０２からメッセージを受信する車両の数を減らすことができる。ステップ４０８の後、ＥＣＵ１２０はステップ４０４に戻り、自動車１０２と通信している車両の数を決定する。

他の実施形態では、ステップ４０８において、送信出力を低下させるときの低下量をさまざまな値に設定することができる。送信出力を一定値だけ低下させることができる場合がある。その他の場合では、自動車の１または複数の動作パラメータに依存する値だけ送信出力を低下させることができる。さらにその他の場合では、自動車と通信している車両の数に依存する値だけ送信出力を低下させることができる。

ステップ４０６において、ＥＣＵ１２０は、自動車１０２と通信している車両の数が最大許容数以下であると判定すれば、ステップ４１０に進む。ステップ４１０において、ＥＣＵ１２０は、送信出力が最大出力よりも小さいか否か判定する。送信出力が最大出力よりも小さくない場合、ＥＣＵ１２０はステップ４０４に戻る。最大出力よりも小さい場合、ＥＣＵ１２０はステップ４１２に進む。ステップ４１２において、ＥＣＵ１２０は、送信出力が最大出力に等しくなった後所定時間が経過したか否か判定する。他の実施形態では、この所定時間を変えてもよい。一実施形態では、例えば、所定時間を約１００ミリ秒とすることができる。しかし、その他の場合として、所定時間を約１００ミリ秒よりも短くすることができる。さらにその他の場合として、所定時間を約１００ミリ秒よりも長くすることができる。ステップ４１２において、ＥＣＵ１２０は、送信出力が最大出力に等しくなった後所定時間が経過したと判定した場合、ステップ４１４に進み、送信出力を増大する。そうでない場合、ＥＣＵ１２０はステップ４０４に戻る。このように設計することで、ステップ４１０からステップ４１４までの処理は、所定時間が経過した後に出力を増大する方法を提供する。つまり、ステップ４１０からステップ４１４までの処理によって、本システムは、チャネル飽和がおそらく発生しない状況下においてある程度の時間が経過した後に送信出力を増大することができる。これにより、混雑した領域から、より高い送信出力を用いることができる混雑していない領域へ車両が移動したときに、通信システムは送信出力を増大することができる。

自動車は、チャネル飽和を低減するための他の機能を備える同じ車両通信ネットワークを用いる他の車両と通信する。いくつかの実施形態においては、自動車は、メッセージの送信周期を長くすることができる。“送信周期”という語は、後に続くメッセージを送信するまでの時間の間隔を意味する。送信周期を短縮することによって、一つのネットワークチャネルを介して同時に通信している車両の数を少なくし、チャネル飽和を低減したり、または実質的に無くしたりすることができる。

図５および図６は、さまざまな交通条件下にある車道上を走行している自動車１０２の実施形態を示している。図５を参照すると、自動車１０２は、車道５００上で軽度の交通条件下で走行している。この場合、自動車１０２は、多数の車両と通信しているわけでない。車両通信ネットワークのチャネル飽和は、この状況下では発生する可能性は低いので、自動車１０２は、短い送信周期でメッセージを送信することができる。例えば、場合によっては、自動車１０２は、約０．２秒ごとにメッセージを送信することができる。つまり、送信周期の逆数となる送信の頻度は、毎秒約５メッセージである。

図６を参照すると、自動車１０２は、その後になって車道５００上でより渋滞した交通条件下で走行している。この場合、自動車は、より多くの車両と通信している。チャネル飽和になる可能性を小さくするため、自動車１０２は、送信周期を長くしてメッセージを送信する。例えば、場合によっては、自動車１０２は、約０．５秒ごとにメッセージを送信することができる。つまり、自動車１０２は、毎秒約２メッセージを送信することができる。

いくつかの実施形態においては、自動車１０２が採用する方法はまた、車道５００上の他の車両が採用する方法でもあり、よって、チャネル飽和を顕著に低減することを確実なものにする。つまり、車道５００上の他の車両もまた、車両通信ネットワークを介して送信される任意のメッセージの送信周期を長く（つまり、メッセージの頻度を小さく）しようとすることができる。このように調整することで、一つのネットワークチャネルを介して同時に通信する車両の総数を少なくすることを支援することができ、チャネル飽和を低減したり、または実質的に無くしたりすることを支援することができる。例示する実施形態においては、車道５００上の自動車はそれぞれ、一つのネットワークチャネル上でチャネル飽和が発生したときに、任意の送信メッセージの送信周期を長くする通信システムを備えている。

図５および図６で示される例は、ほんの一例に過ぎないことが理解される。他の実施形態では、自動車は、メッセージや任意の種類の情報を、任意の種類の送信周期で送信することができる。例えば、他の実施形態では、自動車は、０．０１秒から１０秒までの範囲内で定めた任意の送信周期でメッセージを送信することができる。さらに他の実施形態では、送信周期を０．０１秒よりも短くすることができる。さらに他の実施形態では、送信周期を１０秒よりも長くすることができる。また、上記した実施形態は、送信周期が規則的である場合について説明したものであるが、他の実施形態では、送信周期が不規則となる場合を含んでもよい。さらに、不規則な間隔でメッセージを送信する実施形態においては、任意の所定の時間間隔に対する平均送信周期として、送信周期を算出することができる。

図７は、同じ車両通信ネットワークを介して送信されるメッセージの送信周期を調整する処理の実施形態を示している。この実施形態において、以下に述べるステップは、ＥＣＵ１２０によって実行される；しかし、いくつかの実施形態では、これらのステップは、自動車１０２と接続している他のシステムまたは装置によって実行できる。また、他の実施形態では、以下に述べるステップのうち１または複数のステップは選択的に実施されるものであることが理解される。

まず始めに、ステップ７０２において、ＥＣＵ１２０は、最短周期を用いてメッセージを送信する。最短周期の値は、自動車１０２と接続している１または複数のシステムに関するさまざまな制限によって決定することができる。場合によっては、例えば、最短周期の値は、使用するネットワークの種類によって制限することができる。例示する実施形態においては、最短周期は、自動車１０２の製造中に設定した所定のパラメータであってもよい。

ステップ７０２の後、ステップ７０４において、ＥＣＵ１２０は、自動車１０２と通信している車両の数を決定する。このステップは、一つの通信チャネルまたは固有の周波数を共有している情報源の数を決定する技術において既知である任意の方法を用いて実現することができる。次に、ステップ７０６において、ＥＣＵ１２０は、自動車１０２と通信している車両の数が最大許容数よりも多いか否か判定する。場合によっては、最大許容数は、チャネル飽和に対応する数とするとよい。図１から図３に示した実施形態においては、例えば、最大許容数は５０であり、その数を超えるとチャネル飽和が発生する。

ステップ７０６において、ＥＣＵ１２０は、自動車１０２と通信している車両の数が最大許容数よりも多いと判定すれば、ステップ７０８に進む。ステップ７０８において、ＥＣＵ１２０は、送信されたメッセージのすべての送信周期を長くする。これにより、所定の時間間隔で送信されたメッセージの数を少なくし、チャネル飽和を低減したり、または無くしたりすることを支援することができる。ステップ７０８の後、ＥＣＵ１２０はステップ７０４に戻り、自動車１０２と通信している車両の数を決定する。

他の実施形態では、ステップ７０８において、送信周期を長くするときの変化量をさまざまな値に設定することができる。場合によっては、送信周期を一定値だけ長くすることができる。その他の場合では、自動車の１または複数の動作パラメータに依存する値だけ送信周期を長くすることができる。さらにその他の場合では、自動車と通信している車両の数に依存する値だけ送信周期を長くすることができる。

ステップ７０６において、ＥＣＵ１２０は、自動車１０２と通信している車両の数が最大許容数以下であると判定すれば、ステップ７１０に進む。ステップ７１０において、ＥＣＵ１２０は、送信周期が最短周期よりも長いか否か判定する。送信周期が最短周期よりも長くない場合、ＥＣＵ１２０はステップ７０４に戻る。長い場合、ＥＣＵ１２０はステップ７１２に進む。ステップ７１２において、ＥＣＵ１２０は、送信周期が最短周期に等しくなった後所定時間が経過したか否か判定する。他の実施形態では、所定時間を変えることができる。一実施形態では、例えば、所定時間を約１００ミリ秒とすることができる。しかし、その他の場合として、所定時間を約１００ミリ秒よりも短くすることができる。さらにその他の場合として、所定時間を約１００ミリ秒よりも長くすることができる。ステップ７１２において、ＥＣＵ１２０は、送信周期が最短周期に等しくなった後所定時間が経過したと判定した場合、ステップ７１４に進み、送信周期を短縮する。そうでない場合、ＥＣＵ１２０はステップ７０４に戻る。このように設計することで、ステップ７１０からステップ７１４までの処理は、所定時間が経過した後に（所定の時間内に送信されるメッセージの頻度または数を増大する）周期を短縮する方法を提供する。このように設計することで、ステップ７１０からステップ７１４までの処理は、所定時間が経過した後に送信周期を短縮する方法を提供する。つまり、ステップ７１０からステップ７１４までの処理によって、本システムは、チャネル飽和がおそらく発生しない状況下においてある程度の時間が経過した後に送信周期を短縮することができる。これにより、混雑した領域から、より高い送信出力を用いることができる混雑していない領域へ車両が移動したときに、通信システムは送信周期を短縮することができる。

これまでに説明した実施形態は、チャネル飽和を低減するという目的のために、任意の送信情報の送信出力または送信周期を変更することついて説明するものであるが、いくつかの実施形態においては、自動車が送信出力と、送信周期とをほぼ同時に調整することができることは理解される。他の実施形態では、例えば、自動車は、一つのネットワークチャネル上で通信する車両の数がチャネル飽和に対応する車両の最大数を下回るまで、送信周期と、送信出力とをほぼ同時に調整するための機能を備えてよい。さらに、同じ車両通信ネットワーク上で通信するすべての車両が、任意の送信メッセージの送信出力および／または送信周期を変更するという実施形態において、一つのネットワークチャネル上で通信している車両の数を細かく調整することで、チャネル飽和を低減したり、または実質的に無くしたりすることができる。

自動車は、さまざまな車両動作パラメータにしたがって、任意の送信情報の送信出力および／または送信周期を変更するための機能を備えることができる。例えば、場合によっては、メッセージの送信出力および／または送信周期は、自動車の車両速度にしたがって変更することができる。一実施形態では、所定の閾値速度を超えた速度で走行する車両は、その所定の閾値速度を下回る速度で走行する車両と比べて、より高い送信出力および／またはより短い送信周期で送信することができる。他の実施形態では、送信出力および送信周期を、車両速度の関数としてほぼ連続的に変更してもよい。このように構成することで、低速の車両に比べ安全面の脅威となる可能性が大きい高速の車両に関するより多くの情報を、同じ車両通信ネットワークに提供することを支援することができる。

図８および図９は、さまざまな速度で車道８００上を走行している自動車１０２の実施形態を示している。図８を参照すると、自動車１０２はまず、第一の速度で走行する。例えば、自動車１０２は、およそ時速３０マイル（およそ時速４８キロメートル）の速度で走行する。自動車１０２は、比較的低速で走行しているので、比較的低い送信出力で、かつ比較的長い送信時間でメッセージを送信している。この場合、例えば、自動車１０２は、およそ０．５秒という送信周期で、つまり毎秒２メッセージという頻度で、メッセージを送信している。また、自動車１０２は、第一の送信領域８０４に対応する、比較的低い送信出力でメッセージを送信している。

図９を参照すると、自動車１０２は、その後のある時刻において車道８００上で第二の速度で走行している。具体的には、第二の速度は、第一の速度よりも大きい。例えば、自動車１０２は、およそ時速６５マイル（およそ時速１０５キロメートル）の速度で走行する。自動車１０２は、比較的高速で走行しているので、比較的高い送信出力で、かつ比較的短い送信時間でメッセージを送信している。この場合、自動車１０２は、およそ０．２秒という送信周期で、つまり毎秒５メッセージという頻度で、メッセージを送信している。また、自動車１０２は、第二の送信領域９０４に対応する、比較的高い送信出力でメッセージを送信している。具体的には、第二の送信領域９０４は、第一の送信領域８０４よりも広い送信領域である。さらに、自動車１０２が第二の速度で走行するときに送出されるメッセージの頻度（周期の逆数となる）は、自動車１０２が第一の速度で走行するときに送出されるメッセージの頻度よりも大きい。このような構成により、チャネルの利用を実質的に低減し、チャネル飽和を防ぐことを支援することができる。

いくつかの実施形態では、同じ車両通信ネットワーク上で自動車１０２と通信している他の車両は、車両速度によって任意の送信信号の送信出力および送信周期を変更できる。このような構成により、高速で走行している車両は、所定の期間内により多くのメッセージを送信することで、周囲の車両により多くの最新情報を提供することができる。また、これらの高速の車両は、より広い領域に亘ってメッセージを送信することで、より多くの車両に情報を提供することもできる。これに対して、比較的低速で走行している車両は、所定の期間内により少ないメッセージを送信している。また、このような低速の車両は、より狭い領域に亘ってメッセージを送信することで、そのメッセージを受信する車両の数を効果的に少なくすることができる。よって、全体的なチャネル利用を低減することでチャネル飽和を防ぐことを促進することができる。

いくつかの実施形態では、車両は、上記したとおり、メッセージの送信出力および／または送信周期を連続的に調整することができる。例えば、自動車は、自動車と通信する車両の数が所定の最大車両数を下回るまでメッセージの送信出力を繰り返し調整することができる。また、自動車は、自動車と通信する車両の数が所定の最大車両数を下回るまでメッセージの送信周期を繰り返し調整することができる。しかしながら、他の実施形態では、車両は、所定の複数の離散値から選んで送信出力および／または送信周期を調整することができる。例えば、場合によっては、車両は、低出力または高出力のいずれかでメッセージを送信することができる。また、車両は、複数の送信周期または頻度（周期の逆数となる）からなる集合の一要素を用いてメッセージを送信することができる。例えば、場合によっては、車両は、毎秒１から１０メッセージの範囲内となる頻度でメッセージを送信することができる。

図１０は、自動車のさまざまな送信状態の実施形態を示している。“送信状態”という語は、自動車が、毎秒の第一の固定数のメッセージを高出力で送信したり、毎秒の第二の固定数のメッセージを低出力で送信したりする状態を意味する。図１０を参照すると、いくつかの実施形態では、自動車は、５つの異なる送信状態で動作することができる。この場合では、自動車１０００は、第一の送信状態１０１１、第二の送信状態１０１２、第三の送信状態１０１３、第四の送信状態１０１４、第五の送信状態１０１５のいずれかの送信状態で動作している。各送信状態は、毎秒送信される第一の固定数の高出力メッセージおよび第二の固定数の低出力メッセージに対応している。

一実施形態においては、第一の送信状態１０１１は、１０個の高出力メッセージおよび０個の低出力メッセージに対応している。つまり、車両が第一の送信状態１０１１で動作しているときは、毎秒１０個の高出力メッセージが送信されている。場合によっては、チャネル飽和の可能性が無いため、最大数分のメッセージを最大送信出力で送信してもよいときに、この送信状態を用いることができる。第二の送信状態１０１２は、５個の高出力メッセージおよび５個の低出力メッセージに対応している。つまり、車両が第二の送信状態１０１２で動作しているときは、毎秒５個の高出力メッセージおよび毎秒５個の低出力メッセージが送信されている。同様にして、第三の送信状態１０１３は、２個の高出力メッセージおよび８個の低出力メッセージに対応している。第四の送信状態１０１４は、１個の高出力メッセージおよび４個の低出力メッセージに対応している。最後に、第五の送信状態１０１５は、１個の低出力メッセージに対応している。具体的には、第五の送信状態１０１５は、高出力メッセージが１つも送信されていない状態である。場合によっては、チャネル飽和の可能性があり、自動車１０００が非常に低速で走行しているため、安全面の脅威となる可能性がほとんど無いときに、第五の送信状態１０１５を用いることができる。

例示する実施形態では、５つの異なる送信状態について説明したけれども、他の実施形態では、５つよりも多くまたは少ない送信状態を使用することができる。また、場合によっては、送信状態は、２つ以上の異なる出力レベルに対応させることができる。例えば、他の実施形態では、送信状態は、高出力レベルと、低出力レベルと、中出力レベルとに対応させることができる。なお、例示する実施形態は、毎秒１０個以下のメッセージとなる頻度に対応する送信状態を含むものであるが、他の実施形態では、メッセージの最大頻度が毎秒１０個を超えるものであってもよい。

いくつかの実施形態では、通信システムは、さまざまな動作パラメータと、一つのネットワークチャネルを利用している車両の数とにしたがって、異なる送信状態間を遷移することができる。いくつかの実施形態では、通信システムは、さまざまな送信状態間を遷移する方法を決定するための１または複数のアルゴリズムを備えることができる。一実施形態では、有限状態機械の形式を持つアルゴリズムを用いることができる。例えば、有限状態機械は、図１０で説明した５つの送信状態の各々を備えることができる。また、状態間の遷移は、現在の車両速度と、自動車と通信している現在の車両の数とにしたがって制御するとよい。具体的には、自動車と通信している車両の数と車両の最大数とを比較するとともに、車両速度と最大車両速度（または閾値速度）とを比較することによって、通信システムが異なる送信状態間をどのように遷移するかを、ＥＣＵ１２０が判定する。状態の遷移を判定するために状態機械を用いる場合、状態遷移時間（状態間を遷移する前に経過する時間の合計）は、較正値とすることができる。

図１１は、異なる状態遷移にある自動車を動作させるための処理の実施形態を示している。この実施形態において、以下に述べるステップは、ＥＣＵ１２０によって実行される；しかし、いくつかの実施形態では、これらのステップは、自動車１０２と接続している他のシステムまたは装置によって実行できる。また、他の実施形態では、以下に述べるステップのうち１または複数のステップは選択的に実施されるものであることが理解される。

まず始めに、ステップ１１０２において、ＥＣＵ１２０は、１または複数の車両動作パラメータを受信する。いくつかの実施形態では、車両動作パラメータは、車両速度に関連する情報を含むとよい。ステップ１１０２の後、ステップ１１０４において、ＥＣＵ１２０は、現在の車両速度を決定する。場合によっては、車両速度は、ＧＰＳ情報を用いて決定することができる。その他の場合では、車両速度は、車両速度センサから受信した情報を用いて決定することができる。さらにその他の場合では、車両速度は、その他の任意の方法で決定することができる。

ステップ１１０４の後、ＥＣＵ１２０はステップ１１０６に進む。ステップ１１０６において、ＥＣＵ１２０は、自動車１０２と通信している車両の数を決定する。このステップは、一つの通信チャネルまたは固有の周波数を共有している情報源の数を決定する技術において既知である任意の方法を用いて実現することができる。続いてステップ１１０８において、ＥＣＵ１２０は、自動車と通信している車両の数が最大許容数よりも多いか否か判定する。

ステップ１１０８の後、ステップ１１１０において、ＥＣＵ１２０は、車両速度が速度閾値を超えているか否か判定する。場合によっては、速度閾値は、所定のパラメータでよい。場合によっては、速度閾値の値は、較正値でよい。続いてステップ１１１２において、ＥＣＵ１２０は、毎秒送信する高出力メッセージの数を決定する。ステップ１１１２の後、ステップ１１１４において、ＥＣＵ１２０は、毎秒送信する低出力メッセージの数を決定する。場合によっては、ステップ１１１２およびステップ１１１４において行った決定は、現在の車両速度と、自動車１０２と通信している車両の数とを考慮して行うとよい。一実施形態では、例えば、有限状態機械の形式を持つアルゴリズムを用いることで、所定数の高出力メッセージと所定数の低出力メッセージとに対応する車両の遷移状態を決定することができる。

ステップ１１１４の後、ＥＣＵ１２０はステップ１１１６に進む。ステップ１１１６において、ＥＣＵ１２０は、ステップ１１１２およびステップ１１１４それぞれにおいて決定された高出力メッセージ数および低出力メッセージの数によって、車両通信ネットワーク上の送信を制御する。この後、ＥＣＵ１２０は、ステップ１１０２に戻る。このような構成により、ステップ１１０２からステップ１１１４までの処理を繰り返し実行し、自動車は、同じ車両通信ネットワーク上の通信を継続する。

本実施形態は、１つの速度閾値を用いた場合について説明するものであるが、他の実施形態では、複数の速度閾値を用いることができる。なお、場合によっては、１または複数の閾値を用いるのではなく、速度の範囲を用いることができる。また、異なる送信状態にある自動車を制御するために、その他の車両パラメータを用いることができることが理解される。一実施形態では、例えば、加速度閾値を用いることができる。このような代わりの実施形態においては、加速度閾値を超える速度で加速している車両は、加速度閾値を下回る速度で加速している車両よりも多数の高出力メッセージを対応させることができる。

上記実施形態で説明した原理は、任意の種類の通信ネットワークでメッセージを送信する任意の物体にあてはまる。場合によっては、通信ネットワークは、ノードとして振舞う車両のみから構成される１つのネットワークとすることができる。例えば、他の実施形態では、車両通信ネットワークを介して通信可能な１または複数の沿道ユニットが、送信出力または送信周期を修正することでチャネル飽和を低減したり無くしたりするための機能を備えることができる。

本発明のさまざまな実施形態について説明してきたけれども、そのような説明は、例示として用いられるものであって本発明を限定するものではない。そして、本発明の範囲内に含まれるさらに多くの実施形態および実施例が実現可能であることは、当業者にとって明らかであろう。したがって、本発明は、添付する請求項およびその均等物を考慮する場合を除いて制限されるべきではない。また、添付した請求項の範囲内において、さまざまな修正および変形を施すことができる。

１００ 通信システム
１０２ 自動車
１１０ ＧＰＳ受信部
１１２ 電力供給部
１１４ 運転手用車両インタフェース
１２０ ＥＣＵ
１４０ 車両ネットワーク

Claims (20)

1. 自動車を動作させる方法において、
   所定の送信出力で情報を送信するステップと、
   同じ車両通信ネットワーク上で、前記自動車と通信している遠隔車両の数を決定するステップと、
   前記遠隔車両の数が、前記車両通信ネットワークのチャネル飽和に対応する最大許容数よりも多いか否かを判定するステップと、
   前記遠隔車両の数が前記最大許容数よりも多いとき、前記送信出力を低下させるステップと、を備える
   ことを特徴とする方法。
2. 前記方法は、
   前記送信出力が最大出力よりも小さいか否かを判定するステップを含む
   ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記方法は、
   前記送信出力が前記最大出力に等しくなった後所定時間が経過したとき、前記送信出力を増大するステップを含む
   ことを特徴とする請求項３に記載の方法。
4. 前記最大許容数は、５０以下である
   ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
5. 前記送信出力を低下させるステップは、前記送信出力を一定値だけ低下させることを含む
   ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
6. 前記送信出力を低下させるステップの後に、送信周期を短縮するステップを実行する
   ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
7. 自動車を動作させる方法において、
   所定の送信周期で情報を送信するステップと、
   同じ車両通信ネットワーク上で、前記自動車と通信している遠隔車両の数を決定するステップと、
   前記遠隔車両の数が、前記車両通信ネットワークのチャネル飽和に対応する最大許容数よりも多いか否かを判定するステップと、
   前記遠隔車両の数が前記最大許容数よりも多いとき、前記送信周期を長くするステップと、を備える
   ことを特徴とする方法。
8. 前記方法は、
   前記送信周期が最短周期よりも長いか否かを判定するステップを含む
   ことを特徴とする請求項７に記載の方法。
9. 前記方法は、
   前記送信周期が前記最短周期に等しくなった後所定時間が経過したとき、前記送信周期を短縮するステップを含む
   ことを特徴とする請求項８に記載の方法。
10. 前記送信周期を長くするステップは、前記送信周期を一定値だけ長くすることを含む
    ことを特徴とする請求項７に記載の方法。
11. 前記送信周期を長くするステップの後に、送信出力を低下させるステップを実行する
    ことを特徴とする請求項７に記載の方法。
12. 自動車を動作させる方法において、
    所定の送信特性を用いて情報を送信するステップと、
    車両速度を決定するステップと、
    同じ車両通信ネットワーク上で、前記自動車と通信している遠隔車両の数を決定するステップと、
    前記遠隔車両の数が、前記車両通信ネットワークのチャネル飽和に対応する最大許容数よりも多いか否かを判定するステップと、
    前記遠隔車両の数が前記最大許容数よりも多いとき、前記車両速度に応じて前記送信特性を調整するステップと、を備える
    ことを特徴とする方法。
13. 前記送信特性は、送信出力である
    ことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
14. 前記送信特性を調整するステップは、前記送信出力を低下させることを含む
    ことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
15. 前記送信特性は、送信周期である
    ことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
16. 前記送信特性を調整するステップは、前記送信周期を長くすることを含む
    ことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
17. 前記自動車は、２またはそれより多くの送信状態で動作しており、
    第一の送信状態は、毎秒送信される高出力メッセージの第一の数に対応しており、
    第二の送信状態は、毎秒送信される高出力メッセージの第二の数に対応しており、
    前記第一の数と、前記第二の数とは異なる
    ことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
18. 前記第一の送信状態は、毎秒送信される低出力メッセージの第一の数に対応しており、
    前記第二の送信状態は、毎秒送信される低出力メッセージの第二の数に対応しており、
    前記第一の数と、前記第二の数とは異なる
    ことを特徴とする請求項１７に記載の方法。
19. 前記第一の送信状態と前記第二の送信状態との間の遷移は、現在の車両速度と、前記自動車と通信している現在の車両の数とによって制御される
    ことを特徴とする請求項１８に記載の方法。
20. 前記第一の送信状態と前記第二の送信状態との間の遷移は、有限状態機械を用いて制御される
    ことを特徴とする請求項１９に記載の方法。

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