JP2014016973A - Optical beacon - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical beacon which is multi-rate compatible in the uplink direction and is capable of properly receiving high-speed frames transmitted after low-speed frames.SOLUTION: The present invention is related to an optical beacon 4 which wirelessly communicates with on-vehicle devices 2 of traveling vehicles 20 using optical signals. The optical beacon 4 includes: an optical receiver unit 11 capable of making photoelectric conversion at high and low two transmission rates; an optical transmitter unit 10 capable of making electro-optical conversion at a predetermined transmission rate; and a communication control unit (beacon controller) 7 capable of reproducing low-speed frames UL1 or high-speed frames UL2 from an electrical signal output from the optical receiver unit 11. Position setting is also done to place a next second upstream end on the upstream of a next first upstream end or at substantially the same position as the next first upstream end. The first upstream end is a physically or logically most upstream end P1, P1' of an area AR1 in which low-speed frames UL1 can be received. The second upstream end is a physically or logically most upstream end P2, P2' of an area AR2 in which high-speed frames UL2 can be received.

Description

本発明は、走行中の車両の車載機と光信号による無線通信を行う光ビーコンに関する。   The present invention relates to an optical beacon that performs wireless communication using an optical signal with an in-vehicle device of a traveling vehicle.

路車間通信システムを利用した交通情報サービスとして、光ビーコン、電波ビーコン又はFM多重放送を用いたいわゆるVICS(Vehicle Information and Communication System:(財)道路交通情報通信システムセンターの登録商標)が既に展開されている。
このうち、光ビーコンは、近赤外線を通信媒体とした光通信を採用しており、車載機との双方向通信が可能である。具体的には、車両の保持するビーコン間の旅行時間情報等を含むアップリンク情報が車載機からインフラ側の光ビーコンに送信される。
As a traffic information service using a road-to-vehicle communication system, so-called VICS (Vehicle Information and Communication System: registered trademark of Road Traffic Information Communication System Center) using optical beacons, radio beacons or FM multiplex broadcasting has already been developed. ing.
Among these, the optical beacon employs optical communication using near infrared rays as a communication medium, and is capable of bidirectional communication with the in-vehicle device. Specifically, uplink information including travel time information between beacons held by the vehicle is transmitted from the in-vehicle device to the infrastructure-side optical beacon.

逆に、光ビーコンからは、渋滞情報、区間旅行時間情報、事象規制情報及び車線通知情報等を含むダウンリンク情報が車載機に送信されるようになっている(例えば、特許文献1参照)。
このため、光ビーコンは、車載機との間で光信号を送受するビーコンヘッド(投受光器)を備え、投受光器には、ビーコン制御機から入力された送信信号を発光ダイオードに入力してダウンリンク光を送出する光送信部と、フォトダイオードが受光した光信号を電気信号に変換してビーコン制御機に出力する光受信部が搭載されている。
On the other hand, downlink information including traffic jam information, section travel time information, event regulation information, lane notification information, and the like is transmitted from the optical beacon to the in-vehicle device (see, for example, Patent Document 1).
For this reason, the optical beacon includes a beacon head (projector / receiver) that transmits / receives an optical signal to / from the vehicle-mounted device, and the transmitter / receiver inputs the transmission signal input from the beacon controller to the light emitting diode. An optical transmitter that transmits downlink light and an optical receiver that converts an optical signal received by the photodiode into an electrical signal and outputs the electrical signal to the beacon controller are mounted.

特開2005−268925号公報JP 2005-268925 A

1993年から現在までの間に、約54000ヘッドの光ビーコンが全国各地の道路に配備されているが、かかる既設の光ビーコンを用いた従来の光通信システムよりも、通信容量を拡大してシステムを高度化することが検討されている。
通信容量を拡大する方策としては、アップリンク及びダウンリンクそれぞれについての伝送速度の高速化、通信領域の拡張あるいは通信プロトコルの変更などの方策がある。このうち、アップリンク速度を現状(64kbps)よりも高速化すれば、通信領域をさほど広げなくても、大容量のプローブデータを車載機から収集でき、交通信号制御の高度化に役立てることができる。
Between 1993 and the present, about 54,000 heads of optical beacons have been deployed on roads throughout the country, but the communication capacity has been expanded compared to conventional optical communication systems using such existing optical beacons. It is being considered to improve the system.
As measures for expanding the communication capacity, there are measures such as increasing the transmission rate for each of the uplink and downlink, expanding the communication area, or changing the communication protocol. Among these, if the uplink speed is increased from the current level (64 kbps), a large amount of probe data can be collected from the in-vehicle device without greatly expanding the communication area, which can be used for the advancement of traffic signal control. .

このように、アップリンク速度の高速化を実現するためには、高速アップリンク受信に対応する光ビーコン(以下、「新光ビーコン」ともいう。)と、高速アップリンク送信に対応する車載機(以下、「新車載機」ともいう。)を新たに導入する必要がある。
しかし、新光ビーコンや新車載機を導入するとしても、これらの新型の機器が、低速アップリンク通信しかできない従来の機器と互換性がなければ、既存の路車間通信システムと整合しなくなるため、アップリンク速度の高速化が阻害される。
As described above, in order to realize a higher uplink speed, an optical beacon (hereinafter also referred to as “new optical beacon”) corresponding to high-speed uplink reception and an in-vehicle device (hereinafter referred to as “high-speed uplink transmission”). , Also referred to as “new in-vehicle device”).
However, even if new optical beacons and new in-vehicle devices are introduced, these new devices will not be compatible with existing road-to-vehicle communication systems unless they are compatible with conventional devices that can only perform low-speed uplink communication. Increase in link speed is hindered.

そこで、新車載機の上位互換性を確保するため、低速アップリンク送信のみを行う車載機(以下、「旧車載機」ともいう。)からの低速フレームのみをアップリンク受信できる光ビーコン(以下、「旧光ビーコン」ともいう。)が認識可能な、車両の識別情報(以下、「車両ID」ともいう。)を格納した低速フレームを、高速フレームの前にアップリンク送信する通信規約を採用すれば、旧光ビーコンにダウンリンク切り替えを行わせることができ、新車載機が旧光ビーコンとも通信できるようになる。   Therefore, in order to ensure upward compatibility of the new in-vehicle device, an optical beacon that can receive uplinks only from low-speed frames from in-vehicle devices that perform only low-speed uplink transmission (hereinafter also referred to as “old in-vehicle devices”) Adopt a communication protocol that uplinks a low-speed frame storing vehicle identification information (hereinafter also referred to as “vehicle ID”) that can be recognized by “old optical beacon”) before the high-speed frame. For example, the old optical beacon can perform downlink switching, and the new in-vehicle device can communicate with the old optical beacon.

更に、最初に送信する低速フレームとその後に送信する予定の高速フレームとの間に、車両IDを格納した車線通知情報を含む下りフレームを受信するための送信中断期間を設ける通信規約を採用すれば、車載機が自身の車両IDを格納した下りフレームに気付かずに、複数の上りフレームの再送を繰り返すことにより、下りフレームの受信機会の喪失を防止することができる。   Furthermore, if a communication protocol is adopted that provides a transmission interruption period for receiving a downstream frame including lane notification information storing a vehicle ID between a low-speed frame to be transmitted first and a high-speed frame to be transmitted thereafter. By repeating the retransmission of a plurality of uplink frames without the vehicle-mounted device noticing the downlink frame storing its own vehicle ID, it is possible to prevent the loss of the downlink frame reception opportunity.

なお、後の実施形態で詳述するが、上記送信中断期間を設ける新車載機が行う基本的な通信手順は、例えば次のようになる。
1) 下りフレームDL1を受信するまでは待機する。
2) 下りフレームDL1(情報種別は考慮してもしなくてもよい)を受信すれば、車両IDを含む低速フレームUL1を送信する。
Note that, as will be described in detail in a later embodiment, a basic communication procedure performed by the new in-vehicle device that provides the transmission interruption period is, for example, as follows.
1) Wait until the downstream frame DL1 is received.
2) If the downstream frame DL1 (information type may or may not be considered) is received, the low-speed frame UL1 including the vehicle ID is transmitted.

3) 光ビーコンからの下りフレームDL2(車両IDが格納された車線通知情報を含むID格納フレーム)を待つ。
4) 一定時間内に自身の車両IDが格納された車線通知情報が受信できなかったら、低速フレームUL1を再送する。
5) 一定時間内に自身の車両IDが格納された車線通知情報が受信できたら、低速フレームUL1の再送をやめて、高速フレームUL2の送信に取り掛かる。
3) Wait for the downlink frame DL2 (ID storage frame including lane notification information in which the vehicle ID is stored) from the optical beacon.
4) If the lane notification information in which the vehicle ID is stored within a certain time is not received, the low-speed frame UL1 is retransmitted.
5) If the lane notification information in which the vehicle ID is stored within a certain time is received, the retransmission of the low speed frame UL1 is stopped and the transmission of the high speed frame UL2 is started.

ところで、高速アップリンク受信に対応する新光ビーコンでは、上りの電気信号を外乱(ダウンリンク光や太陽光の反射光を受光素子が感知して生じた電気信号)と分離するために、上り帯域の電気信号(例えば64kbpsと256kbps)は通過させるが、下り帯域の電気信号(例えば1024kbps)を含む約500kHz以上の帯域成分を遮断する電気的なフィルタ(例えば、遮断周波数が約500kHzのローパスフィルタ:従って、光学的なフィルタではない。)を、光受信部の受信回路に設ける必要がある。   By the way, in the new optical beacon that supports high-speed uplink reception, in order to separate the upstream electrical signal from disturbance (the electrical signal generated when the light receiving element senses downlink light or reflected sunlight), An electrical filter that passes electrical signals (for example, 64 kbps and 256 kbps) but blocks a band component of about 500 kHz or more including a downstream band electrical signal (for example, 1024 kbps) (for example, a low-pass filter having a cutoff frequency of about 500 kHz: Is not an optical filter) in the receiving circuit of the optical receiving unit.

このような受信回路を採用すると、遮断周波数に近い高速フレームの方が低速フレームよりもフィルタに対する透過性がやや落ち、その結果、高速フレームの受信性能の方が低速フレームの受信性能よりも若干悪くなる。
この伝送速度の差による受信性能の差は、そのまま、低速フレームと高速フレームを受信可能なエリアの差となって表れ、低速フレームを受信可能なエリアの最上流端が高速フレームを受信可能なエリアの最上流端よりも上流側になる。
When such a receiving circuit is employed, the high-speed frame close to the cutoff frequency is slightly less transparent to the filter than the low-speed frame, and as a result, the high-speed frame reception performance is slightly worse than the low-speed frame reception performance. Become.
This difference in reception performance due to the difference in transmission speed appears as the difference between areas that can receive low-speed frames and high-speed frames as it is, and the most upstream end of the area that can receive low-speed frames can receive high-speed frames. It is upstream from the most upstream end.

一方、例えば上述の通信手順のように、高速アップリンク送信に対応する新車載機が、最初に低速フレームの送信した後に、自身の車両IDの折り返しを確認してから、高速フレームを送信する通信規約を採用した場合には、車両の走行速度によっては、低速フレームを受信可能であるが高速フレームを受信不能な領域(図11の「不感領域F」参照)において、新車載機が高速フレームを送信することがある。   On the other hand, as in the communication procedure described above, for example, a new in-vehicle device that supports high-speed uplink transmission first transmits a low-speed frame, and then confirms the return of its vehicle ID and then transmits a high-speed frame. When the rules are adopted, depending on the traveling speed of the vehicle, the new in-vehicle device may receive the high-speed frame in an area where the low-speed frame can be received but the high-speed frame cannot be received (see “dead area F” in FIG. 11) May be sent.

そして、かかる不感領域において高速フレームが送信されると、その高速フレームを新光ビーコンが受信できず、高速フレームの再送を許さない通信規約の場合は、新光ビーコンが高速フレームを取得できる可能性がなくなってしまう。
本発明は、かかる従来の問題点に鑑み、低速フレームの後に送信される高速フレームを適切に受信できる、アップリンク方向でマルチレート対応の光ビーコンを提供することを目的とする。
And if a high-speed frame is transmitted in such a dead zone, the new optical beacon cannot receive the high-speed frame, and if the communication protocol does not allow retransmission of the high-speed frame, there is no possibility that the new optical beacon can acquire the high-speed frame. End up.
The present invention has been made in view of such conventional problems, and an object of the present invention is to provide an optical beacon compatible with multirate in the uplink direction, which can appropriately receive a high-speed frame transmitted after a low-speed frame.

(1) 本発明の光ビーコンは、走行中の車両の車載機と光信号による無線通信を行う光ビーコンであって、高低2種類の伝送速度での光電気変換が可能な光受信部と、所定の伝送速度での電気光変換が可能な光送信部と、前記光受信部が出力する電気信号から低速フレーム又は高速フレームを再生可能な通信制御部と、を備えており、下記に定義する第2上流端を下記に定義する第1上流端よりも上流側又は実質的に同じ位置にする位置設定が行われていることを特徴とする。   (1) The optical beacon of the present invention is an optical beacon that performs wireless communication with an in-vehicle device of a traveling vehicle using an optical signal, and an optical receiver capable of photoelectric conversion at two types of high and low transmission speeds; An optical transmission unit capable of electro-optical conversion at a predetermined transmission rate and a communication control unit capable of reproducing a low-speed frame or a high-speed frame from an electric signal output from the optical reception unit are defined as follows. The second upstream end is positioned upstream or substantially at the same position as the first upstream end defined below.

第1上流端:低速フレームを受信可能なエリアの物理的又は論理的な最上流端
第2上流端:高速フレームを受信可能なエリアの物理的又は論理的な最上流端
なお、本明細書において、「実質的に同じ位置」とは、第1上流端と第2上流端の距離差が、車両の位置計測の観点から見て誤差の範囲(例えば5cm)以内と見なせる程度であることを意味する。
First upstream end: the physical or logical most upstream end of the area that can receive the low-speed frame Second upstream end: the physical or logical most upstream end of the area that can receive the high-speed frame In this specification, , "Substantially the same position" means that the difference in distance between the first upstream end and the second upstream end is such that it can be regarded as within an error range (for example, 5 cm) from the viewpoint of vehicle position measurement. To do.

また、本明細書において、「物理的な最上流端」とは、光受信部が受信可能なエリアの最上流端であることを意味し、「論理的な最上流端」とは、通信制御部の情報処理によって設定可能な見かけの最上流端であることを意味する。   Also, in this specification, “physical uppermost stream end” means the uppermost stream end of the area that can be received by the optical receiver, and “logical uppermost stream end” means communication control. This means that it is the apparent uppermost end that can be set by the information processing of the part.

本発明の光ビーコンによれば、上記の位置設定が行われているので、低速フレームを受信可能であるが高速フレームを受信不能な領域(図11の「不感領域F」)がなくなり、低速フレームを受信できればその後の高速フレームを必ず受信できるようになる。
従って、低速フレームの後に送信される高速フレームを適切に受信できる、アップリンク方向でマルチレート対応の光ビーコンが得られる。
According to the optical beacon of the present invention, since the above-described position setting is performed, there is no region where the low-speed frame can be received but the high-speed frame cannot be received (“dead region F” in FIG. 11), and the low-speed frame If it is received, then the subsequent high-speed frame can be received without fail.
Therefore, it is possible to obtain an optical beacon that supports multirate in the uplink direction and can appropriately receive a high-speed frame transmitted after a low-speed frame.

(2) 本発明の光ビーコンにおいて、前記光受信部が、上りの光信号を受光する受光素子と、この受光素子が出力する電気信号を増幅する増幅器と、下り帯域の増幅信号は通過させないが上り帯域の増幅信号は通過させるフィルタと、フィルタリング後の電気信号を二値化するコンパレータとを含む場合には、前記位置設定を、次の回路設計によって行うことにしてもよい。
回路設計:低速フレームよりも高速フレームの方がコンパレータにおける電気信号の利得が大きくなるように、光受信部に含まれる回路素子の定数を定める回路設計
(2) In the optical beacon of the present invention, the optical receiver does not pass the light receiving element that receives the upstream optical signal, the amplifier that amplifies the electrical signal output from the light receiving element, and the downstream band amplified signal. In the case of including a filter that allows the amplified signal in the upstream band to pass through and a comparator that binarizes the filtered electric signal, the position setting may be performed by the following circuit design.
Circuit design: Circuit design that determines the constants of the circuit elements included in the optical receiver so that the gain of the electrical signal in the comparator is larger in the high-speed frame than in the low-speed frame.

(3) なお、上記回路設計は、例えば、前記増幅器及び前記フィルタのうちの少なくとも一方を構成する前記回路素子に行うことにすればよい。
かかる回路設計を行えば、「物理的」な最上流端である第2上流端を、「物理的」な最上流端である第1上流端よりも上流側又は実質的に同じ位置に設定できる。
また、この場合、回路素子の定数を定める回路設計にある程度の手間がかかるが、低速用と高速用の2つの受信系を必要とする後述の光学的設定に比べて、回路規模が小さくて済むという利点がある。
(3) The circuit design may be performed on the circuit element constituting at least one of the amplifier and the filter, for example.
With this circuit design, the second upstream end, which is the “physical” uppermost stream end, can be set upstream or substantially at the same position as the first upstream end, which is the “physical” uppermost stream end. .
In this case, the circuit design for determining the constants of the circuit elements takes a certain amount of time, but the circuit scale can be reduced as compared with an optical setting described later that requires two receiving systems for low speed and high speed. There is an advantage.

(4) 本発明の光ビーコンにおいて、前記通信制御部が、前記光受信部が出力する電気信号から前記低速フレームのアップリンク位置を測定可能である場合には、前記位置設定は、前記通信制御部による次の受信制限処理によって行うことができる。
受信制限処理:低速フレームのアップリンク位置が、前記第2上流端を表す閾値として定義された定点位置よりも下流側である場合に限り、当該低速フレームに基づくダウンリンク切り替えを行う処理
(4) In the optical beacon of the present invention, when the communication control unit can measure the uplink position of the low-speed frame from the electrical signal output from the optical reception unit, the position setting is performed by the communication control. This can be performed by the next reception restriction process by the unit.
Reception restriction processing: processing for performing downlink switching based on the low-speed frame only when the uplink position of the low-speed frame is downstream of the fixed point position defined as the threshold value representing the second upstream end.

この場合、通信制御部が、上記の受信制限処理を行うので、「物理的」又は「論理的」な最上流端としての第2上流端を、「論理的」な最上流端としての第1上流端よりも上流側又は実質的に同じ位置に設定できる。
また、この場合、通信制御部が実行するコンピュータプログラムを変更するだけで位置設定を行えるので、上述の回路設計や後述の光学的設定によって位置設定を行う場合に比べて、本発明を比較的容易に実装できるという利点がある。
In this case, since the communication control unit performs the above-described reception restriction process, the second upstream end as the “physical” or “logical” uppermost stream end is used as the first “logical” uppermost stream end. It can be set upstream or substantially the same position as the upstream end.
Further, in this case, since the position can be set only by changing the computer program executed by the communication control unit, the present invention is relatively easy as compared with the case where the position is set by the above-described circuit design or optical setting described later. There is an advantage that it can be implemented.

(5) なお、受信限定処理によって位置設定を行う光ビーコンの場合には、その通信相手となる前記車載機は、当該光ビーコンとの間で行う1回の路車間通信において、低速フレームを高速フレームよりも先に送信するものであることが好ましい。
その理由は、例えば、光ビーコンが、低速フレームの受信に応じてダウンリンク切り替えを行い、車載機が、ダウンリンク切り替え後の下りフレームの内容に応じて高速フレームを送信する場合を想定すると、上記のように低速フレームを高速フレームよりも先に送信する場合、光ビーコンがダウンリンク切り替えを行わない限り、車載機は高速フレームを送信しないため、車載機が高速フレームを不感領域で送信することを有効に防止することができるようになるからである。
(5) In the case of an optical beacon whose position is set by reception-restricting processing, the in-vehicle device that is the communication partner transmits a low-speed frame at high speed in one road-to-vehicle communication with the optical beacon. It is preferable that the transmission is performed before the frame.
The reason for this is, for example, assuming that the optical beacon performs downlink switching in response to reception of a low-speed frame, and the in-vehicle device transmits a high-speed frame according to the content of the downlink frame after downlink switching. If the low-speed frame is transmitted before the high-speed frame, the in-vehicle device does not transmit the high-speed frame unless the optical beacon performs downlink switching, so that the in-vehicle device transmits the high-speed frame in the dead area. This is because it can be effectively prevented.

(6) また、受信限定処理によって位置設定を行う光ビーコンの場合には、上述の「定点位置」は、例えば、規約上のアップリンク領域の上流端から、それより更に上流側にある第2上流端までの範囲(両端位置を含む。)の中から選択すればよい。
その理由は、物理的な第1及び第2上流端が、規約上のアップリンク領域の上流端よりも下流側に位置することはないので、上記範囲の中から定点位置を選択しておけば、受信限定処理を適切に実行できるからである。
(6) Further, in the case of an optical beacon where the position is set by the reception-restricting process, the above-mentioned “fixed position” is, for example, the second position that is further upstream from the upstream end of the uplink region in the regulations What is necessary is just to select from the range (including both end positions) to the upstream end.
The reason for this is that the physical first and second upstream ends are not located downstream of the upstream end of the uplink region in terms of regulations, so if a fixed point position is selected from the above range. This is because the reception limiting process can be appropriately executed.

(7) 本発明の光ビーコンにおいて、前記光受信部が、低速フレームを受信するための低速用受信系と、高速フレームを受信するための高速用受信系とを含む場合には、前記位置設定を、次の光学的設定によって行うことにすればよい。
光学的設定:低速用受信系が低速フレームを受信可能なエリアの物理的な最上流端が、高速用受信系が高速フレームを受信可能なエリアの物理的な最上流端よりも上流側又は実質的に同じ位置となるように、両受信系の受信方向(受光方向)を定める設定
(7) In the optical beacon of the present invention, when the optical receiver includes a low-speed reception system for receiving a low-speed frame and a high-speed reception system for receiving a high-speed frame, the position setting is performed. May be performed by the following optical setting.
Optical setting: The physical uppermost end of the area where the low-speed receiving system can receive the low-speed frame is upstream or substantially higher than the physical uppermost end of the area where the high-speed receiving system can receive the high-speed frame. Setting to determine the receiving direction (light receiving direction) of both receiving systems

かかる光学的設定を行えば、「物理的」な最上流端である第2上流端を、「物理的」な最上流端である第1上流端よりも上流側又は実質的に同じ位置に設定できる。
また、この場合、両受信系の受信方向を定めるという光学的設定によって位置設定を行うものであるから、受信制限処理や回路設計による位置設定に比べて、位置設定をより確実に行えるという利点がある。
With this optical setting, the second upstream end, which is the “physical” uppermost stream end, is set upstream or substantially at the same position as the first upstream end, which is the “physical” uppermost stream end. it can.
In this case, since the position setting is performed by optical setting that determines the receiving directions of both receiving systems, there is an advantage that the position setting can be performed more reliably than the position setting by the reception limiting process or the circuit design. is there.

(8) 本発明の路車間通信システムは、走行中の車両の車載機と、この車載機と光信号による無線通信を行う上述の(1)〜(7)のいずれかに記載の光ビーコンとを備えていることを特徴とする。
従って、本発明の路車間通信システムは、上述の(1)〜(7)のいずれかに記載の本発明の光ビーコンと同様の作用効果を奏する。
(8) The road-to-vehicle communication system of the present invention includes an on-vehicle device of a traveling vehicle, and the optical beacon according to any one of the above (1) to (7) that performs wireless communication with the on-vehicle device using an optical signal. It is characterized by having.
Therefore, the road-to-vehicle communication system of the present invention has the same effects as the optical beacon of the present invention described in any of the above (1) to (7).

以上の通り、本発明によれば、低速フレームを受信可能であるが高速フレームを受信不能な領域が生じないので、低速フレームの後に送信される高速フレームを適切に受信できる、アップリンク方向でマルチレート対応の光ビーコンを提供することができる。   As described above, according to the present invention, since there is no region in which a low-speed frame can be received but a high-speed frame cannot be received, a high-speed frame transmitted after the low-speed frame can be appropriately received. A rate-enabled optical beacon can be provided.

路車間通信システムの概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows schematic structure of a road-vehicle communication system. 光ビーコンの設置部分を上から見た道路の平面図である。It is the top view of the road which looked at the installation part of an optical beacon from the top. 光ビーコンの通信領域を示す側面図である。It is a side view which shows the communication area | region of an optical beacon. 従来の通信手順を示すシーケンス図である。It is a sequence diagram which shows the conventional communication procedure. 新旧の光ビーコンと車載機の混在状態を示す図である。It is a figure which shows the mixed state of the old and new optical beacons and vehicle equipment. 新光ビーコンの上位互換制御を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows upward compatible control of a new light beacon. アップリンク情報のフレーム構成図である。It is a frame block diagram of uplink information. ダウンリンク情報のフレーム構成図である。It is a frame block diagram of downlink information. 送信中断期間を設けない場合の路車間通信を示すシーケンス図である。It is a sequence diagram which shows the road-to-vehicle communication when not providing a transmission interruption period. 送信中断期間を設ける場合の路車間通信を示すシーケンス図である。It is a sequence diagram which shows the road-to-vehicle communication in the case of providing a transmission interruption period. 高速フレームの不感領域の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the dead area of a high-speed flame | frame. 第1実施形態に係る新光ビーコンの回路構成図である。It is a circuit block diagram of the new light beacon which concerns on 1st Embodiment. 位置検出素子を用いたアップリンク位置の測定原理の説明図である。It is explanatory drawing of the measurement principle of an uplink position using a position detection element. メインCPUによる受信制限処理の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the reception restriction process by main CPU. 第1実施形態の変形例に係る新光ビーコンの回路構成図である。It is a circuit block diagram of the new optical beacon which concerns on the modification of 1st Embodiment. 分割PDを用いたアップリンク位置の測定原理の説明図である。It is explanatory drawing of the measurement principle of an uplink position using division | segmentation PD. (a)は第2実施形態に係る新光ビーコンに用いるフィルタの回路構成例を示す図であり、(b)はフィルタの周波数特性を示すグラフである。(A) is a figure which shows the circuit structural example of the filter used for the new optical beacon concerning 2nd Embodiment, (b) is a graph which shows the frequency characteristic of a filter. 第2実施形態に係る新光ビーコンに用いる増幅器の周波数特性の一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of the frequency characteristic of the amplifier used for the new optical beacon concerning 2nd Embodiment. 第3実施形態に係る新光ビーコンの回路構成図である。It is a circuit block diagram of the new light beacon which concerns on 3rd Embodiment. 低速用受信系と高速用受信系の受信可能なエリアを示す側面図である。It is a side view which shows the area which can receive the low-speed receiving system and the high-speed receiving system.

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態を説明する。
〔システムの全体構成〕
図1は、本発明の実施形態に係る路車間通信システムの全体構成を示すブロック図である。図1に示すように、本実施形態の路車間通信システムは、インフラ側の交通管制システム1と、道路Rを走行する車両20に搭載された車載機2とを備えている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[Overall system configuration]
FIG. 1 is a block diagram showing an overall configuration of a road-vehicle communication system according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the road-to-vehicle communication system of the present embodiment includes an infrastructure-side traffic control system 1 and an in-vehicle device 2 mounted on a vehicle 20 traveling on a road R.

交通管制システム1は、交通管制室等に設けられた中央装置3と、道路Rの各所に多数設置された光ビーコン(光学式車両感知器)4とを備え、光ビーコン4は、近赤外線を通信媒体とした光通信によって車載機2との間で無線通信を行うことができる。
光ビーコン4は、ビーコン制御機7と、このビーコン制御機7のセンサ用インタフェースに接続された複数(図1では4つ)のビーコンヘッド(投受光器ともいう。)8とを有している。
The traffic control system 1 includes a central device 3 provided in a traffic control room and the like, and a large number of optical beacons (optical vehicle detectors) 4 installed in various places on the road R. The optical beacon 4 transmits near infrared rays. Wireless communication can be performed with the in-vehicle device 2 by optical communication as a communication medium.
The optical beacon 4 includes a beacon controller 7 and a plurality (four in FIG. 1) of beacon heads (also referred to as projectors / receivers) 8 connected to the sensor interface of the beacon controller 7. .

ビーコン制御機7は、インフラ側の通信部6に接続されており、通信部6は電話回線等の通信回線5によって中央装置3と接続されている。
通信部6は、例えば、信号灯器の灯色を制御する交通信号制御機や、インフラ側における交通情報の中継処理を行う情報中継装置等より構成することができる。
The beacon controller 7 is connected to a communication unit 6 on the infrastructure side, and the communication unit 6 is connected to the central apparatus 3 by a communication line 5 such as a telephone line.
The communication unit 6 can be configured by, for example, a traffic signal controller that controls the color of a signal lamp, an information relay device that performs a relay process of traffic information on the infrastructure side, and the like.

本実施形態の光ビーコン4は、全二重通信方式を採用している。すなわち、後述のビーコン制御機7は、光送信部10に対するダウンリンク方向の送信制御と、光受信部11に対するアップリンク方向の受信制御とを同時に行うことができる。
これに対して、本実施形態の車載機2は、半二重通信方式を採用している。すなわち、後述の車載制御機21は、光送信部23に対するアップリンク方向の送信制御と、光受信部24に対するダウンリンク方向の受信制御とを同時には行わない。
The optical beacon 4 of this embodiment employs a full-duplex communication method. That is, the beacon controller 7 to be described later can simultaneously perform transmission control in the downlink direction for the optical transmission unit 10 and reception control in the uplink direction for the optical reception unit 11.
On the other hand, the in-vehicle device 2 of the present embodiment employs a half-duplex communication method. That is, the below-described vehicle-mounted controller 21 does not simultaneously perform uplink direction transmission control for the optical transmission unit 23 and downlink direction reception control for the optical reception unit 24.

なお、光送信部23に対するアップリンク方向の送信制御と、光受信部24に対するダウンリンク方向の受信制御は同時に行われていても良いが、実態として、どちらかのみしか機能しないように構成されているものとする。すなわち、アップリンクの送信中にはダウンリンクを受信することが困難な構成である。   The uplink direction transmission control for the optical transmission unit 23 and the downlink direction reception control for the optical reception unit 24 may be performed at the same time, but as a matter of fact, only one of them is configured to function. It shall be. That is, it is difficult to receive the downlink during uplink transmission.

〔光ビーコンの構成〕
光ビーコン4のビーコンヘッド8は、電気光変換が可能な光送信部10と、光電気変換が可能な光受信部11とを筐体の内部に有している。
このうち、光送信部10は、近赤外線よりなるダウンリンク光(ダウンリンク方向の光信号)をダウンリンク領域DA(図3参照)に送出する発光素子を有し、光受信部11は、アップリンク領域UA(図3参照)にある車載機2からの近赤外線よりなるアップリンク光(アップリンク方向の光信号)を受光する受光素子を有する。
[Configuration of optical beacon]
The beacon head 8 of the optical beacon 4 has an optical transmitter 10 capable of electro-optical conversion and an optical receiver 11 capable of photoelectric conversion inside the casing.
Among these, the optical transmission unit 10 has a light emitting element that transmits downlink light (optical signal in the downlink direction) made of near infrared rays to the downlink area DA (see FIG. 3), and the optical reception unit 11 is up It has a light receiving element that receives uplink light (an optical signal in the uplink direction) made of near infrared rays from the vehicle-mounted device 2 in the link area UA (see FIG. 3).

光送信部10は、ビーコン制御機7から送出される下りフレームを所定の伝送速度のシリアルな送信信号に変換する送信回路と、出力された送信信号をダウンリンク方向の光信号に変換する、発光ダイオード等よりなる発光素子とから構成されている。
本実施形態の光ビーコン4では、光送信部10が送信する光信号の伝送速度は、従来の旧光ビーコンと同様に1024kbpsである。
The optical transmitter 10 transmits a downstream frame transmitted from the beacon controller 7 into a serial transmission signal having a predetermined transmission rate, and converts the output transmission signal into an optical signal in the downlink direction. It is comprised from the light emitting element which consists of diodes.
In the optical beacon 4 of the present embodiment, the transmission speed of the optical signal transmitted by the optical transmitter 10 is 1024 kbps as in the conventional old optical beacon.

光受信部11は、フォトダイオード等よりなる受光素子と、この受光素子が出力する電気信号を増幅してデジタルの受信信号を生成する受信回路とを備えている。
本実施形態の光ビーコン4では、光受信部11は、高低2種類の伝送速度での光電気変換が可能なマルチレート対応であり、低い方の伝送速度は従来の旧光ビーコンと同様に64kbpsである。高い方の伝送速度は、128kbps、192kbps、256kbps、384kbps、512kbps、1024kbpsなどの速度を採用し得るが、本実施形態では256kbpsであるとする。
The light receiving unit 11 includes a light receiving element such as a photodiode and a receiving circuit that amplifies an electric signal output from the light receiving element and generates a digital reception signal.
In the optical beacon 4 of the present embodiment, the optical receiver 11 is multi-rate capable of photoelectric conversion at two types of transmission rates, high and low, and the lower transmission rate is 64 kbps as in the conventional old optical beacon. It is. The higher transmission speed may be 128 kbps, 192 kbps, 256 kbps, 384 kbps, 512 kbps, 1024 kbps, etc., but in this embodiment, it is assumed to be 256 kbps.

図2は、本実施形態の光ビーコン4の設置部分を上から見た道路Rの平面図である。
図2に示すように、本実施形態の光ビーコン4は、同じ方向の複数(図例では4つ)の車線R1〜R4を有する道路Rに設置されており、車線R1〜R4に対応して設けられた複数のビーコンヘッド8と、これらのビーコンヘッド8を一括制御する制御部である1台のビーコン制御機7とを備えている。
FIG. 2 is a plan view of the road R when the installation portion of the optical beacon 4 of this embodiment is viewed from above.
As shown in FIG. 2, the optical beacon 4 of the present embodiment is installed on a road R having a plurality of (four in the illustrated example) lanes R1 to R4 in the same direction, and corresponds to the lanes R1 to R4. A plurality of beacon heads 8 provided, and one beacon controller 7 serving as a control unit that collectively controls these beacon heads 8 are provided.

ビーコン制御機7は、信号処理部、CPU及びメモリなどを有するコンピュータ装置よりなり、通信部6(図1参照)を介した中央装置3との双方向通信と、車載機2との路車間通信を行う通信制御部としての機能を有する。
また、ビーコン制御機7は、通信制御のためのコンピュータプログラムを記憶装置に格納しており、このプログラムをCPUが読み出して実行することにより、当該CPUが上記通信制御部として機能する。
The beacon controller 7 is composed of a computer device having a signal processing unit, a CPU, a memory, and the like. It has a function as a communication control part which performs.
The beacon controller 7 stores a computer program for communication control in a storage device, and the CPU functions as the communication control unit when the CPU reads and executes the program.

ビーコン制御機7は、道路脇に立設した支柱13に設置されている。また、各ビーコンヘッド8は、支柱13から道路R側に水平に架設した架設バー14に取り付けられ、道路Rの各車線R1〜R4の直上に配置されている。
ビーコンヘッド8の発光素子は、車線R1〜R4の直下よりも車両進行方向の上流側に向けて近赤外線を発光しており、これにより、車載機2との間で路車間通信を行うための通信領域Aが当該ヘッド8の上流側に設定されている。
The beacon controller 7 is installed on a support column 13 standing on the side of the road. Each beacon head 8 is attached to an erection bar 14 installed horizontally on the road R side from the support column 13 and is disposed immediately above each lane R1 to R4 of the road R.
The light emitting element of the beacon head 8 emits near infrared rays toward the upstream side in the vehicle traveling direction from directly below the lanes R <b> 1 to R <b> 4, thereby performing road-to-vehicle communication with the in-vehicle device 2. A communication area A is set on the upstream side of the head 8.

〔光ビーコンの通信領域〕
図3は、光ビーコン4の通信領域Aを示す側面図である。
図3に示すように、光ビーコン4の通信領域Aは、ダウンリンク領域(図3において実線のハッチングを設けた領域)DAと、アップリンク領域(図3において破線のハッチングを設けた領域)UAとからなる。
[Communication area of optical beacons]
FIG. 3 is a side view showing the communication area A of the optical beacon 4.
As shown in FIG. 3, the communication area A of the optical beacon 4 includes a downlink area (area provided with solid hatching in FIG. 3) DA and an uplink area (area provided with dashed hatching in FIG. 3) UA. It consists of.

このうち、ダウンリンク領域DAは、ビーコンヘッド8が送出するダウンリンク方向の光信号を、車載機2の投受光器である車載ヘッド22にて受信できる領域であり、ビーコンヘッド8の投受光位置d、地上1m高さの位置a及びcを頂点とする△dacで示された範囲である。
また、アップリンク領域UAは、車載ヘッド22が送出するアップリンク方向の光信号を、ビーコンヘッド8にて受信できる領域であり、上記投受光位置dと、地上1m高さの位置b及びcを頂点とする△dbcで示された範囲である。
Among these, the downlink area DA is an area in which an in-vehicle head 22 that is a projector / receiver of the in-vehicle device 2 can receive an optical signal in the downlink direction transmitted from the beacon head 8. d, a range indicated by Δdac having apexes at positions a and c at a height of 1 m above the ground.
The uplink area UA is an area where the beacon head 8 can receive an optical signal in the uplink direction transmitted from the in-vehicle head 22, and the light projecting / receiving position d and the positions b and c at a height of 1 m above the ground. This is the range indicated by Δdbc as the apex.

従って、ダウンリンク領域DAとアップリンク領域UAの上流端cは互いに一致し、アップリンク領域UAは、ダウンリンク領域DAの車両進行方向の上流部分(図3の右側部分)に重複している。また、ダウンリンク領域DAの車両進行方向長さは、通信領域A全体の同方向長さと一致している。
旧光ビーコン(光学式車両感知器)の場合、ダウンリンク領域DA及びアップリンク領域UAの正式な領域寸法が規約によって規定されている。
Accordingly, the upstream end c of the downlink area DA and the uplink area UA coincide with each other, and the uplink area UA overlaps with the upstream portion of the downlink area DA in the vehicle traveling direction (the right side portion in FIG. 3). Further, the vehicle traveling direction length of the downlink area DA coincides with the same direction length of the entire communication area A.
In the case of the old optical beacon (optical vehicle sensor), the formal area dimensions of the downlink area DA and the uplink area UA are defined by the regulations.

例えば、一般道向けの旧光ビーコンの場合、ダウンリンク領域DAの下流端aが、ビーコンヘッド8の直下の1.0〜1.3m上流側に位置し、ダウンリンク領域DAの下流端aからアップリンク領域UAの下流端bまでの距離が2.1mと規定されている。
また、アップリンク領域UAの下流端bから同領域UAの上流端cまでの距離は1.6mと規定されている。従って、正式な通信領域Aの車両進行方向の全長(ac間の長さ)は3.7mとなる。
For example, in the case of an old optical beacon for general roads, the downstream end a of the downlink area DA is located 1.0 to 1.3 m upstream immediately below the beacon head 8, and from the downstream end a of the downlink area DA. The distance to the downstream end b of the uplink area UA is defined as 2.1 m.
Further, the distance from the downstream end b of the uplink area UA to the upstream end c of the area UA is defined as 1.6 m. Accordingly, the total length of the official communication area A in the vehicle traveling direction (the length between ac) is 3.7 m.

これに対して、本実施形態の光ビーコン4(新光ビーコン)では、ダウンリンク領域DAの下流端aをビーコン直下まで延ばし上流端cを上記規定よりも上流側に延ばすことにより、ダウンリンク領域DAの車両進行方向の範囲を、高速アップリンク受信に非対応の旧光ビーコンの場合よりも広く設定している。   On the other hand, in the optical beacon 4 (new optical beacon) of the present embodiment, the downstream end a of the downlink area DA is extended to a position immediately below the beacon, and the upstream end c is extended to the upstream side of the above-mentioned regulation, thereby reducing the downlink area DA. The vehicle traveling direction range is set wider than in the case of an old optical beacon that does not support high-speed uplink reception.

具体的な数値で例示すると、ビーコンヘッド8の真下を0m(原点)として、そこから上流方向を正の方向とした場合、本実施形態のダウンリンク領域DAの範囲(図3の位置aから位置cまでの範囲)は、0.70〜6.04mとなっている。
このようにダウンリンク領域DAを広めに設定すると、車載機2がダウンリンク方向の光信号を受信する確実性が増すとともに、通信時間が長くなるのでダウンリンク方向の通信容量を拡大することができる。
As a specific numerical example, when the area directly below the beacon head 8 is 0 m (origin) and the upstream direction is a positive direction, the range of the downlink area DA of this embodiment (position from position a in FIG. 3) The range up to c) is 0.70 to 6.04 m.
When the downlink area DA is set wider in this way, the reliability of the in-vehicle device 2 receiving the optical signal in the downlink direction is increased and the communication time is increased, so that the communication capacity in the downlink direction can be increased. .

また、本実施形態のアップリンク領域UAの範囲(図3の位置bから位置cまでの範囲)は、3.04〜6.04mとなっており、上流端cの位置が従来よりも1.04mだけ上流側に拡張されている。
このようにアップリンク領域UAを広めに設定すると、光ビーコン4がアップリンク方向の光信号を受信する確実性が増とともに、通信時間が長くなるのでアップリンク方向の通信容量を拡大することができる。
In addition, the range of the uplink area UA (the range from the position b to the position c in FIG. 3) of the present embodiment is 3.04 to 6.04 m, and the position of the upstream end c is 1. It is extended upstream by 04m.
Thus, if the uplink area UA is set wider, the reliability of the optical beacon 4 to receive the optical signal in the uplink direction is increased and the communication time is increased, so that the communication capacity in the uplink direction can be expanded. .

〔車載機の構成〕
図3に示すように、本実施形態の車載機2は、車載制御機21と車載ヘッド22とを備えており、車載ヘッド22の内部には、光送信部23と光受信部24が収容されている。
このうち、光送信部23は、近赤外線よりなるアップリンク光(アップリンク方向の光信号)を発光する発光素子を有し、光受信部24は、ダウンリンク領域DAに送出された近赤外線よりなるダウンリンク光(ダウンリンク方向の光信号)を受光する受光素子を有する。
[Configuration of in-vehicle device]
As shown in FIG. 3, the in-vehicle device 2 of the present embodiment includes an in-vehicle controller 21 and an in-vehicle head 22, and an optical transmitter 23 and an optical receiver 24 are accommodated in the in-vehicle head 22. ing.
Among these, the optical transmission unit 23 has a light emitting element that emits uplink light (uplink direction optical signal) made of near infrared, and the optical reception unit 24 uses near infrared transmitted to the downlink area DA. A light receiving element that receives downlink light (an optical signal in the downlink direction).

光送信部23は、車載制御機21から出力される上りフレームを所定の伝送速度のシリアルな送信信号に変換する送信回路と、出力された送信信号をアップリンク方向の光信号に変換する、発光ダイオード等よりなる発光素子とから構成されている。
本実施形態の車載機2では、光送信部23は、高低2種類の伝送速度での電気光変換が可能なマルチレート対応であり、低い方の伝送速度は従来の旧車載機と同様に64kbpsである。高い方の伝送速度は、128kbps、192kbps、256kbps、384kbps、512kbps、1024kbpsなどの速度を採用し得るが、本実施形態では256kbpsであるとする。
The optical transmission unit 23 is a light emitting circuit that converts an upstream frame output from the in-vehicle controller 21 into a serial transmission signal having a predetermined transmission rate, and converts the output transmission signal into an optical signal in the uplink direction. It is comprised from the light emitting element which consists of diodes.
In the in-vehicle device 2 of the present embodiment, the optical transmission unit 23 is multi-rate capable of electro-optical conversion at two types of high and low transmission rates, and the lower transmission rate is 64 kbps as in the conventional old in-vehicle device. It is. The higher transmission speed may be 128 kbps, 192 kbps, 256 kbps, 384 kbps, 512 kbps, 1024 kbps, etc., but in this embodiment, it is assumed to be 256 kbps.

光受信部24は、フォトダイオード等よりなる受光素子と、この受光素子が出力する電気信号を増幅してデジタルの受信信号を生成する受信回路とを備えている。
本実施形態の車載機2では、光受信部24が受信する光信号の伝送速度は、従来の旧車載機と同様に1024kbpsである。
The light receiving unit 24 includes a light receiving element such as a photodiode and a receiving circuit that amplifies an electric signal output from the light receiving element and generates a digital reception signal.
In the in-vehicle device 2 of the present embodiment, the transmission speed of the optical signal received by the optical receiving unit 24 is 1024 kbps as in the conventional old in-vehicle device.

車載制御機21は、信号処理部、CPU及びメモリなどを有するコンピュータ装置よりなり、光ビーコン4との路車間通信を行う通信制御部としての機能を有する。
また、車載制御機21は、通信制御のためのコンピュータプログラムを記憶装置に格納しており、このプログラムをCPUが読み出して実行することにより、当該CPUが上記通信制御部として機能する。
The in-vehicle controller 21 includes a computer device having a signal processing unit, a CPU, a memory, and the like, and has a function as a communication control unit that performs road-to-vehicle communication with the optical beacon 4.
The in-vehicle controller 21 stores a computer program for communication control in a storage device, and the CPU functions as the communication control unit when the CPU reads and executes the program.

更に、車載制御機21は、アップリンクデータとして、自車両の走行データ(例えば、通過位置と通過時刻を時系列に並べた走行軌跡データであるプローブ情報など)を生成して、光送信部23にアップリンク送信させる機能も有する。
この場合、アップリンク速度を高速化することで、より多くのプローブ情報(走行軌跡を記録する道路区間を長くしたり、同一道路区間における通過位置と通過時刻の記録密度を高くしたりした情報)を送信することが可能になる。
Furthermore, the in-vehicle controller 21 generates traveling data of the host vehicle (for example, probe information that is traveling locus data in which passing positions and passing times are arranged in time series) as uplink data, and the optical transmission unit 23. It also has a function of transmitting to the uplink.
In this case, by increasing the uplink speed, more probe information (information that lengthens the road section that records the travel trajectory or increases the recording density of the passing position and the passing time in the same road section) Can be sent.

なお、本実施形態の車載制御機21は、上記CPUを含む本体制御部とは別に、ASIC(Application Specific Integrated Circuit )等を含む簡易制御部を設けた回路構成であってもよい。
この簡易制御部は、例えば、光受信部24が何らかの下りフレームを受信した場合に、自機の車両20の識別情報(以下、「車両ID」という。)を含む低速の上りフレームを生成する機能を有する。
In addition, the vehicle-mounted controller 21 of this embodiment may have a circuit configuration in which a simple control unit including an ASIC (Application Specific Integrated Circuit) is provided separately from the main body control unit including the CPU.
This simple control unit, for example, has a function of generating a low-speed uplink frame including identification information (hereinafter referred to as “vehicle ID”) of the own vehicle 20 when the optical receiver 24 receives some downlink frame. Have

〔用語の定義等〕
ここで、本明細書で用いる用語の定義を行う。
下りフレームDL1:光ビーコン4が、後述するダウンリンク切り替え前に、ダウンリンク領域DAに向けて繰り返し送信する下りフレームのことをいう。
上りフレームUL1:下りフレームDL1の受信に応じて車載機2が送信する上りフレームのうち、伝送速度が低速のものをいう。「低速フレームUL1」ともいう。
[Definition of terms, etc.]
Here, terms used in this specification are defined.
Downlink frame DL1: A downlink frame that the optical beacon 4 repeatedly transmits toward the downlink area DA before downlink switching described later.
Uplink frame UL1: An uplink frame transmitted by the in-vehicle device 2 in response to reception of the downlink frame DL1 is a transmission frame having a low transmission rate. Also referred to as “low speed frame UL1”.

上りフレームUL2:下りフレームDL1の受信に応じて車載機2が送信する上りフレームのうち、伝送速度が高速のものをいう。「高速フレームUL2」ともいう。
車載機2が高速アップリンク送信に対応する新車載機2A(図5参照)の場合は、上りフレームとして、低速フレームUL1と高速フレームUL2の双方を送信でき、車載機2が高速アップリンク送信に非対応の旧車載機2B(図5参照)の場合には、上りフレームとして低速フレームUL1しか送信できない。
Uplink frame UL2: An uplink frame transmitted by the in-vehicle device 2 in response to reception of the downlink frame DL1 is a frame having a high transmission rate. Also referred to as “high-speed frame UL2”.
When the in-vehicle device 2 is a new in-vehicle device 2A (see FIG. 5) that supports high-speed uplink transmission, both the low-speed frame UL1 and the high-speed frame UL2 can be transmitted as an upstream frame, and the in-vehicle device 2 can perform high-speed uplink transmission. In the case of the incompatible old vehicle-mounted device 2B (see FIG. 5), only the low-speed frame UL1 can be transmitted as the upstream frame.

下りフレームDL2:光ビーコン4が、後述するダウンリンク切り替え後に、ダウンリンク領域DAに向けて繰り返し送信する下りフレーム(一連のフレーム群の場合を含む。)のことをいう。
ID格納フレーム:車載機2が、自車両の車両IDの値を所定の格納領域(例えば、アップリンク情報のヘッダ部の「車両ID」(図7参照))に記して生成した、「低速」の上りフレームUL1のことをいう。
Downlink frame DL2: A downlink frame (including a case of a series of frames) that the optical beacon 4 repeatedly transmits toward the downlink area DA after downlink switching described later.
ID storage frame: “Low speed” generated by the in-vehicle device 2 by writing the value of the vehicle ID of the host vehicle in a predetermined storage area (for example, “Vehicle ID” (see FIG. 7) in the header of the uplink information). This is the uplink frame UL1.

折り返しフレーム:光ビーコン4が、ID格納フレームを受信した場合に、そのフレームに含まれる車両IDと同じ値を所定の格納領域に記して生成した下りフレームDL2のことをいう。
ID折り返し:光ビーコン4が、ID格納フレームを受信した場合に、折り返しフレームを生成してダウンリンク送信する処理のことをいう。
Loop frame: When the optical beacon 4 receives an ID storage frame, it refers to the downlink frame DL2 generated by writing the same value as the vehicle ID included in the frame in a predetermined storage area.
ID loopback: When the optical beacon 4 receives an ID storage frame, it refers to a process of generating a loopback frame and performing downlink transmission.

なお、光ビーコン4が、ID格納フレームを受信した場合に、折り返しフレームの連送を行わずにダウンリンク切り替えを行ってもよい。
車両IDのループバック:車載機2がID格納フレームを生成し、生成したID格納フレームをアップリンク送信し、光ビーコン4がID折り返しを行うことにより、車両IDを送信元の車載機2にループバックさせる一連の処理のことをいう。
In addition, when the optical beacon 4 receives the ID storage frame, the downlink switching may be performed without continuously transmitting the return frame.
Loopback of vehicle ID: the vehicle-mounted device 2 generates an ID storage frame, uplink-transmits the generated ID storage frame, and the optical beacon 4 performs ID loopback to loop the vehicle ID to the vehicle-mounted device 2 that is the transmission source. This is a series of processing to be backed up.

ダウンリンク切り替え:光ビーコン4が繰り返して送信する下りフレームDL1,DL2に含める実質的なデータ内容を、当該切り替えの前後で変化させることをいう。
本実施形態では、ダウンリンク切り替え後の下りフレームDL2には、折り返しフレームと、車両IDに対応する車両向けの提供情報を含む下りフレームDL2とが含まれる。この提供情報には、例えば、渋滞情報、区間旅行時間情報及び事象規制情報などの情報を含めることができる。
Downlink switching: Refers to changing the substantial data contents included in the downlink frames DL1 and DL2 repeatedly transmitted by the optical beacon 4 before and after the switching.
In the present embodiment, the downlink frame DL2 after downlink switching includes a turn-back frame and a downlink frame DL2 including provision information for the vehicle corresponding to the vehicle ID. The provided information can include information such as traffic jam information, section travel time information, and event regulation information.

これらの情報は、高速アップリンク送信に非対応の旧車載機に対しても提供されるものである。
もっとも、本実施形態の光ビーコン4(新光ビーコン)では、高速アップリンク送信に対応する新車載機を搭載した車両向けの提供情報として、例えば、交差点における信号灯色の切り替えタイミングを含む信号情報や、車両20が電気自動車の場合に有用な情報である直近の充電ステーションまでの経路を示す充電ステーション情報など、新車載機用として予め定めた専用情報を提供することもできる(図9及び図10参照)。
Such information is also provided to old in-vehicle devices that do not support high-speed uplink transmission.
However, in the optical beacon 4 (new optical beacon) of the present embodiment, for example, the signal information including the switching timing of the signal lamp color at the intersection as the provision information for the vehicle equipped with the new in-vehicle device corresponding to the high-speed uplink transmission, It is also possible to provide dedicated information predetermined for a new vehicle-mounted device, such as charging station information indicating a route to the nearest charging station, which is useful information when the vehicle 20 is an electric vehicle (see FIGS. 9 and 10). ).

上りフレームUL1及び下りフレームDL1,DL2における車両IDのデータ格納領域は、どの領域を使用してもよいが、例えば「ヘッダ部」や「車線通知情報」を使用することができる。
下りフレームDL1,DL2の車線通知情報には、車線R1〜R4(図2)ごとに車両IDを格納するフィールドがあり、各車両IDに対して車線番号を付与できる。このため、異なる車線R1〜R4を走行する車両20の車載機2は、格納フィールド内のいずれに自車両の車両IDが含まれるかを読み取ることで、自車両がどの車線R1〜R4を走行中かを判定できる。
As the data storage area of the vehicle ID in the upstream frame UL1 and the downstream frames DL1 and DL2, any area may be used. For example, a “header part” or “lane notification information” may be used.
The lane notification information of the downlink frames DL1 and DL2 includes a field for storing a vehicle ID for each lane R1 to R4 (FIG. 2), and a lane number can be assigned to each vehicle ID. For this reason, the vehicle-mounted device 2 of the vehicle 20 traveling in different lanes R1 to R4 reads which lane R1 to R4 the host vehicle is traveling by reading which of the vehicle IDs of the host vehicle is included in the storage field. Can be determined.

〔上りフレームのフレーム構成〕
図7は、アップリンク情報(上りフレーム)のフレーム構成図である。
図7に示すように、上りフレームUL1は、先頭から順に、受信側と同期を取るための同期用の伝送制御部(以下、「同期部」という。)、ヘッダ部、実データ部及びCRC(Cyclic Redundancy Check )用の伝送制御部(以下、「CRC部」という。)を有する。
[Frame structure of upstream frame]
FIG. 7 is a frame configuration diagram of uplink information (uplink frame).
As shown in FIG. 7, the uplink frame UL1 is sequentially transmitted from the head in synchronization with a transmission control unit for synchronization (hereinafter referred to as “synchronization unit”), a header unit, an actual data unit, and a CRC (for CRC). Cyclic Redundancy Check) transmission control unit (hereinafter referred to as “CRC unit”).

図7に示すように、上りフレームUL1の場合は、同期部に1バイトが割り当てられ、ヘッダ部に10バイトが割り当てられ、実データ部に最大59バイトが割り当てられ、CRC部には4バイト(1バイトのアイドル部+2バイトのCRC+1バイトの最終同期部)が割り当てられている。
アップリンク情報のヘッダ部には、「サブシステムキー情報数」、「車両ID」、「車載機種別」、「情報種別」及び「最終フレームフラグ」などの格納領域が含まれる。
As shown in FIG. 7, in the case of the uplink frame UL1, 1 byte is allocated to the synchronization section, 10 bytes are allocated to the header section, 59 bytes are allocated to the actual data section, and 4 bytes ( 1 byte idle part + 2 bytes CRC + 1 byte final synchronization part).
The header portion of the uplink information includes storage areas such as “number of subsystem key information”, “vehicle ID”, “vehicle equipment type”, “information type”, and “last frame flag”.

「サブシステムキー情報数」(以下、「情報数」と略記することがある。)には、実データ部の先頭から順に格納する「サブシステムキー情報」の数が格納される。
すなわち、情報数がゼロの場合は、実データ部に「サブシステムキー情報」が含まれず、情報数が「1」の場合は、実データ部に1つの「サブシステムキー情報」が含まれ、情報数が「n」の場合は、実データ部にn個の「サブシステムキー情報」が含まれる。
In the “number of subsystem key information” (hereinafter sometimes abbreviated as “number of information”), the number of “subsystem key information” stored in order from the top of the actual data portion is stored.
That is, when the number of information is zero, “subsystem key information” is not included in the actual data portion, and when the number of information is “1”, one “subsystem key information” is included in the actual data portion. When the number of information is “n”, n “subsystem key information” is included in the actual data part.

上記「サブシステムキー情報」は、光ビーコン4が、公共車両優先システム(PTPS)、車両運行管理システム(MOCS)、現場急行支援システム(FAST)及び安全運転支援システム(DSSS)などのダウンリンク情報の付加情報を選択するためのキー情報である。
車載機2は、自車両がUTMS規格のどのシステムに対応しているかに応じて、「サブシステムキー情報数」と「サブシステムキー情報」の内容を決定する。
The above-mentioned “subsystem key information” indicates that the optical beacon 4 is downlink information such as public vehicle priority system (PTPS), vehicle operation management system (MOCS), field express support system (FAST), and safe driving support system (DSSS). Key information for selecting the additional information.
The in-vehicle device 2 determines the contents of “subsystem key information” and “subsystem key information” according to which system of the UTMS standard the host vehicle is compatible with.

例えば、車載機2は、自車両がUTMS規格の1つのシステムに対応する場合は、ヘッダ部の「サブシステムキー情報数」の値を「1」に設定し、当該1つのシステムの規格に従った内容の「サブシステムキー情報(1)」を、実データ部に格納する。
また、車載機2は、自車両がUTMS規格の2つのシステムに対応する場合は、ヘッダ部の「サブシステムキー情報数」の値を「2」に設定し、当該2つのシステムの規格にそれぞれ従った内容の「サブシステムキー情報(1)」及び「サブシステムキー情報(2)」を、実データ部に格納する。
For example, the in-vehicle device 2 sets the value of the “number of subsystem key information” in the header part to “1” when the host vehicle corresponds to one system of the UTMS standard, and follows the standard of the one system. The “subsystem key information (1)” of the contents is stored in the actual data part.
In addition, when the host vehicle is compatible with two systems of the UTMS standard, the in-vehicle device 2 sets the value of the “number of subsystem key information” in the header part to “2”, and sets the standard of the two systems respectively. The “subsystem key information (1)” and “subsystem key information (2)” having the contents are stored in the actual data part.

なお、「サブシステムキー情報」のデータ形式は、各々のシステムの規格によって相違するので詳細は割愛するが、例えば、安全運転支援システム(DSSS)の場合には、ブレーキ状態、ターンシグナル状態、ハザード状態、車速、進行方向、加減速度及びアクセルペダル位置などの情報が含まれる。   Note that the data format of the “subsystem key information” differs depending on the standard of each system and will not be described in detail. For example, in the case of a safe driving support system (DSSS), the brake state, the turn signal state, the hazard Information such as state, vehicle speed, traveling direction, acceleration / deceleration, and accelerator pedal position is included.

一方、光ビーコン4は、アップリンク情報に含まれる「サブシステムキー情報」の種別により、車載機2が、UTMS規格に含まれるどのシステムに対応するかを判断し、当該システムの規格に応じた提供情報を、ダウンリンク切り替え後の下りフレームDL2に格納してダウンリンク送信する。なお、この提供情報は、サブシステムキー情報の対価として提供されるという意味で、「対価サービス情報」ということがある。
このように、「サブシステムキー情報」は、ダウンリンク切り替え後の提供情報の種類を新旧の光ビーコン4が決定するのに使用される。
On the other hand, the optical beacon 4 determines which system included in the in-vehicle device 2 is included in the UTMS standard according to the type of “subsystem key information” included in the uplink information, and conforms to the standard of the system. The provided information is stored in the downlink frame DL2 after downlink switching and transmitted in downlink. This provided information may be referred to as “value service information” in the sense that it is provided as a price for subsystem key information.
Thus, the “subsystem key information” is used by the old and new optical beacons 4 to determine the type of provision information after downlink switching.

「車両ID」は、車載機2が自身で生成した、或いは、光ビーコン4が自動生成した車両IDの値を格納する領域であり、車載機2は、アップリンク送信時に記憶している車両IDの値を、上りフレームUL1のヘッダ部の車両IDに格納する。
「車載機種別」は、車載機2の種別を格納する領域であり、「情報種別」は、アップリンク情報の種別を格納する領域であり、本実施形態では、これらの領域の値により、アップリンク送信主体の新旧と、アップリンク情報が高速か低速かを表す。
“Vehicle ID” is an area for storing a vehicle ID value generated by the in-vehicle device 2 by itself or automatically generated by the optical beacon 4. The in-vehicle device 2 stores the vehicle ID stored at the time of uplink transmission. Is stored in the vehicle ID of the header portion of the upstream frame UL1.
“In-vehicle device type” is an area for storing the type of the in-vehicle device 2, and “Information type” is an area for storing the type of uplink information. Indicates whether the link transmission subject is new or old and whether the uplink information is high speed or low speed.

具体的には、本実施形態の車載機2(新車載機2A)は、低速の上りフレームUL1を送信する場合は、「車載機種別」に新車載機2Aを示す所定値(例えば、「6」)を格納し、「情報種別」に低速であることを示す所定値(例えば、「1」)を格納する。
また、新車載機2Aは、高速の上りフレームUL2を送信する場合は、「車載機種別」に新車載機2Aを示す所定値(例えば、「6」)を格納し、「情報種別」に高速であることを示す所定値(例えば、「4」)を格納する。
Specifically, when the in-vehicle device 2 (new in-vehicle device 2A) of the present embodiment transmits the low-speed uplink frame UL1, a predetermined value (eg, “6” ”) And a predetermined value (for example,“ 1 ”) indicating low speed is stored in“ Information Type ”.
Further, when the new in-vehicle device 2A transmits the high-speed uplink frame UL2, the new in-vehicle device 2A stores a predetermined value (for example, “6”) indicating the new in-vehicle device 2A in the “in-vehicle device type” and the high-speed in the “information type”. A predetermined value (for example, “4”) is stored.

従って、本実施形態の光ビーコン4(新光ビーコン4A)は、受信した上りフレームULの車載機種別の値が「6」でかつ情報種別の値が「1」の場合は、新車載機2Aからの低速フレームUL1であると判定でき、受信した上りフレームULの車載機種別の値が「6」でかつ情報種別の値が「4」の場合は、新車載機2Aからの高速フレームUL2であると判定することができる。
なお、旧車載機2Bの場合は、車載機種別の値を「6」以外に設定するので、新光ビーコン4Aは、「車載機種別」の値が「6」以外の上りフレームULを受信した場合は、旧車載機2Bからの低速フレームUL1であると判定することができる。
Therefore, the optical beacon 4 (new optical beacon 4A) of the present embodiment is received from the new in-vehicle device 2A when the in-vehicle device type value of the received uplink frame UL is “6” and the information type value is “1”. If the value of the on-vehicle device type of the received uplink frame UL is “6” and the value of the information type is “4”, it is the high-speed frame UL2 from the new on-vehicle device 2A. Can be determined.
In the case of the old vehicle-mounted device 2B, since the value of the vehicle-mounted device type is set to other than “6”, the new light beacon 4A receives an uplink frame UL having a value of “vehicle-mounted device type” other than “6”. Can be determined to be the low-speed frame UL1 from the old vehicle-mounted device 2B.

新光ビーコン4Aは、新車載機2A及び旧車載機2Bからの低速フレームUL1の受信を完了すると、ヘッダ部に含まれる車両IDの値を車線通知情報に格納した折り返しフレームを生成し、このフレームの連続送信を伴うダウンリンク切り替えを行う。
一方、本実施形態では、新光ビーコン4Aは、新車載機2Aからの高速フレームUL2の受信を完了した場合には、ダウンリンク切り替えを行わない。もっとも、高速フレームUL2の受信完了に応じて、ダウンリンク切り替えを行う規約を採用してもよい。
When the new light beacon 4A completes reception of the low-speed frame UL1 from the new in-vehicle device 2A and the old in-vehicle device 2B, it generates a return frame in which the value of the vehicle ID included in the header part is stored in the lane notification information. Perform downlink switching with continuous transmission.
On the other hand, in this embodiment, the new light beacon 4A does not perform downlink switching when the reception of the high-speed frame UL2 from the new in-vehicle device 2A is completed. However, it is possible to adopt a protocol for performing downlink switching in response to the completion of reception of the high-speed frame UL2.

このように、本実施形態では、新車載機2A及び旧車載機2Bからの低速フレームUL1の受信完了は、新光ビーコン4Aが折り返しフレームの連続送信を伴うダウンリンク切り替えを行うための条件(契機ないしトリガー)となっている。
また、新車載機2Aからの高速フレームUL2の受信完了は、新光ビーコン4Aが折り返しフレームの連続送信やダウンリンク切り替えを行うための条件(契機ないしトリガー)になっていない。
As described above, in this embodiment, the completion of the reception of the low-speed frame UL1 from the new in-vehicle device 2A and the old in-vehicle device 2B is a condition for the new optical beacon 4A to perform downlink switching with continuous transmission of the return frame (the opportunity or Trigger).
The completion of the reception of the high-speed frame UL2 from the new in-vehicle device 2A is not a condition (an opportunity or a trigger) for the new light beacon 4A to continuously transmit the return frame or perform downlink switching.

「最終フレームフラグ」は、車載機2(新旧いずれでもよい。)が複数の上りフレームULよりなる上りフレーム群を送信する場合に、その上りフレーム群のどれが最終フレームであるかを示すための格納領域である。
すなわち、車載機2は、上りフレーム群を構成する複数の上りフレームULのうち、最終フレームの「最終フレームフラグ」にのみ所定のフラグ値(例えば、「1」)を格納し、それ以外の上りフレームULにはそのフラグ値を格納しない。
The “final frame flag” is used to indicate which of the uplink frame groups is the final frame when the in-vehicle device 2 (which may be new or old) transmits an uplink frame group including a plurality of uplink frames UL. Storage area.
That is, the in-vehicle device 2 stores a predetermined flag value (for example, “1”) only in the “final frame flag” of the last frame among a plurality of uplink frames UL constituting the uplink frame group, and other uplink frames UL The flag value is not stored in the frame UL.

〔下りフレームのフレーム構成〕
図8は、ダウンリンク情報(下りフレーム)のフレーム構成図である。
図8に示すように、下りフレームDL1,DL2のフレーム構成も、上りフレームUL1のフレーム構成(図7)の場合と同様に、先頭から順に、同期部、ヘッダ部、実データ部及びCRC部とからなる。
[Frame structure of downstream frame]
FIG. 8 is a frame configuration diagram of downlink information (downlink frame).
As shown in FIG. 8, the frame configurations of the downlink frames DL1 and DL2 are similar to the frame configuration of the uplink frame UL1 (FIG. 7), in order from the top, the synchronization unit, the header unit, the actual data unit, and the CRC unit. Consists of.

下りフレームDL1,DL2の場合は、同期部に1バイトが割り当てられ、ヘッダ部に5バイトが割り当てられ、実データ部に123バイトが割り当てられ、CRC部に4バイト(1バイトのアイドル部+2バイトのCRC+1バイトの最終同期部)が割り当てられている。
下りフレームDL1,DL2の実データ部には、車両20向けの提供情報として、図9に示す各種情報のうちのいずれか1つが格納される。
In the case of the downlink frames DL1 and DL2, 1 byte is assigned to the synchronization part, 5 bytes are assigned to the header part, 123 bytes are assigned to the actual data part, and 4 bytes (1 byte idle part + 2 bytes) are assigned to the CRC part. CRC + 1 byte final synchronization part) is allocated.
In the actual data part of the downlink frames DL1 and DL2, any one of various information shown in FIG. 9 is stored as provision information for the vehicle 20.

具体的には、光ビーコン4(新旧いずれでもよい。)は、ダウンリンク切り替え前の下りフレームDL1の実データ部には、「車線通知情報」を含める。
また、光ビーコン4は、ダウンリンク切り替え後の下りフレームDL2の実データ部には、その下りフレームDL2が折り返しフレームである場合を除き、車載機2からアップリンクされたサブシステムキー情報に対応する提供情報を選択し、選択した提供情報を実データ部に含める。
Specifically, the optical beacon 4 (which may be old or new) includes “lane notification information” in the actual data portion of the downlink frame DL1 before downlink switching.
The optical beacon 4 corresponds to the subsystem key information uplinked from the vehicle-mounted device 2 in the actual data portion of the downlink frame DL2 after downlink switching, except when the downlink frame DL2 is a folded frame. The provided information is selected, and the selected provided information is included in the actual data part.

なお、光ビーコン4は、提供情報が実データ部の容量(123バイト)に収まる場合は、1つの下りフレームDL2で提供情報を送信するが、収まらない場合は、複数の下りフレームDL2にて提供情報を送信することもある。   The optical beacon 4 transmits the provision information in one downlink frame DL2 when the provision information fits in the capacity (123 bytes) of the actual data part. If the provision information does not fit, the optical beacon 4 is provided in a plurality of downlink frames DL2. Information may be sent.

図8に示すように「車線通知情報」の格納領域には、「車両ID」、「車線番号」及び「ビーコン識別フラグ」などが含まれる。
光ビーコン4は、ダウンリンク切り替え前の下りフレームDL1の場合は、「車線通知情報」の「車両ID」に値を格納せず、車載機2からID格納フレームを受信すると、そのヘッダ部に含まれる車両IDの値を、「車線通知情報」の「車両ID」に格納して折り返しフレームを生成する。光ビーコン4は、アップリンク情報を取得したビーコンヘッド8に対応する車線番号値を「車線番号」に記す。
As shown in FIG. 8, the storage area of “lane notification information” includes “vehicle ID”, “lane number”, “beacon identification flag”, and the like.
In the case of the downlink frame DL1 before downlink switching, the optical beacon 4 does not store a value in the “vehicle ID” of the “lane notification information”, but includes an ID storage frame from the in-vehicle device 2 and is included in the header portion thereof. The value of the vehicle ID to be stored is stored in the “vehicle ID” of the “lane notification information” to generate a return frame. The optical beacon 4 writes the lane number value corresponding to the beacon head 8 that acquired the uplink information in “lane number”.

「ビーコン識別フラグ」は、自機が高速アップリンク受信に対応するか否かを示す格納領域である。
すなわち、光ビーコン4は、自機が高速アップリンク受信に対応する「新光ビーコン4Aの場合は、下りフレームDL1,DL2の「ビーコン識別フラグ」に所定のフラグ値(例えば、「01」)を格納し、自機が高速アップリンク受信に対応しない旧光ビーコン4Bの場合は、下りフレームDL1,DL2の「ビーコン識別フラグ」にそれ以外の値(例えば、「00」)を格納する。
The “beacon identification flag” is a storage area indicating whether or not the own device supports high-speed uplink reception.
That is, the optical beacon 4 stores a predetermined flag value (for example, “01”) in the “beacon identification flag” of the downlink frames DL1 and DL2 in the case of the new optical beacon 4A corresponding to the high-speed uplink reception by the own device. However, when the own optical beacon 4B does not support high-speed uplink reception, other values (for example, “00”) are stored in the “beacon identification flag” of the downlink frames DL1 and DL2.

従って、高速アップリンク送信に対応する本実施形態の車載機2(新車載機2A)は、下りフレームDL1,DL2の「車線通知情報」に含まれる「ビーコン識別フラグ」の値により、通信相手の光ビーコン4が、新光ビーコン4Aであるか旧光ビーコン4Bであるかを判定することができる。   Therefore, the vehicle-mounted device 2 (new vehicle-mounted device 2A) of the present embodiment that supports high-speed uplink transmission uses the value of the “beacon identification flag” included in the “lane notification information” of the downlink frames DL1 and DL2 to determine the communication partner. Whether the optical beacon 4 is the new optical beacon 4A or the old optical beacon 4B can be determined.

ダウンリンク切り替え後に光ビーコン4の光送信部10から繰り返し送信される下りフレーム群は、1〜80個の下りフレームDL2で構成され、その繰り返し送信の送信可能時間は250msである。
また、下りフレームDL2は、ダウンリンク方向に送出すべきデータ量に応じた任意数のフレームで構成され、上記送信可能時間の範囲内で繰り返し送信される。また、下りフレームDL2の送信周期は約1msである。
The downlink frame group that is repeatedly transmitted from the optical transmission unit 10 of the optical beacon 4 after downlink switching is composed of 1 to 80 downlink frames DL2, and the repeatable transmission time is 250 ms.
The downlink frame DL2 is composed of an arbitrary number of frames corresponding to the amount of data to be transmitted in the downlink direction, and is repeatedly transmitted within the range of the transmittable time. Further, the transmission period of the downstream frame DL2 is about 1 ms.

従って、例えば、3つの下りフレームDL2で1つの有意なデータを構成する場合は、その送信周期が約3msになるので、そのデータは所定の送信可能時間(250ms)内に約80回繰り返して送信されることになる。
もっとも、本実施形態のように、ダウンリンク領域DAをビーコンヘッド8の直下付近まで拡大すれば(図3参照)、繰り返し送信する下りフレームDL2の個数を最大200個程度まで増加させることができる。
Therefore, for example, when one significant data is constituted by three downlink frames DL2, the transmission cycle is about 3 ms, so that the data is repeatedly transmitted about 80 times within a predetermined transmittable time (250 ms). Will be.
However, if the downlink area DA is expanded to the vicinity immediately below the beacon head 8 as in this embodiment (see FIG. 3), the number of downlink frames DL2 to be repeatedly transmitted can be increased up to about 200.

なお、後述の図10の路車間通信に示すように、光ビーコン4がID格納フレームに応じてダウンリンク切り替えを行う場合には、後続フレームのアップリンク送信の時間とダウンリンク切り替え後のダウンリンク送信の時間が重複し得るので、ダウンリンク切り替え後の下りフレームDL2の送信可能期間は(250+α)ms(例えば、350ms)とすることが好ましい。   As shown in road-to-vehicle communication in FIG. 10 described later, when the optical beacon 4 performs downlink switching according to the ID storage frame, the uplink transmission time of the subsequent frame and the downlink after the downlink switching are performed. Since transmission times may overlap, it is preferable that the transmittable period of the downlink frame DL2 after downlink switching is (250 + α) ms (for example, 350 ms).

〔従来の路車間通信〕
図4は、通信領域Aで行われる従来の通信手順を示すシーケンス図である。
ここで、図4において、白丸を付したフレームは、車両IDを含まないフレーム(車両IDなしの車線通知情報を有するフレーム)であることを示し、黒丸を付したフレームは、路車間のID折り返しに利用するフレーム(上りの「ID格納フレーム」又は下りの「折り返しフレーム」)であることを示す。図9及び図10においても同様である。
[Conventional road-to-vehicle communication]
FIG. 4 is a sequence diagram showing a conventional communication procedure performed in the communication area A.
Here, in FIG. 4, a frame with a white circle indicates that the frame does not include a vehicle ID (a frame having lane notification information without a vehicle ID), and a frame with a black circle indicates an ID loopback between road vehicles. Indicates that the frame is used (upstream “ID storage frame” or downstream “folding frame”). The same applies to FIGS. 9 and 10.

また、以下の路車間通信の説明では、動作主体が光ビーコン4と車載機2であるとして説明するが、実際の通信制御は、光ビーコン4のビーコン制御機(通信制御部)7と、車載機2の車載制御機(通信制御部)21が実行する。この点も、図9及び図10の路車間通信においても同様である。   In the following description of road-to-vehicle communication, it is assumed that the operation subject is the optical beacon 4 and the in-vehicle device 2, but the actual communication control is performed by the beacon controller (communication control unit) 7 of the optical beacon 4 and the in-vehicle device. The in-vehicle controller (communication control unit) 21 of the machine 2 executes. This also applies to the road-to-vehicle communication shown in FIGS.

図4に示すように、光ビーコン4(図4の場合は旧光ビーコン4B)は、車線R1〜R4ごとに設けられたビーコンヘッド8から、下りフレームDL1を所定の送信周期で送信し続けている。この段階では、車線通知情報に車両IDが格納されていない。
車両20がダウンリンク領域DAに入ると、車載機2(図4の場合は旧車載機2B)が車線通知情報(車両ID無し)を含む下りフレームDL1或いはその他の下りフレームDL1を受信し、車両20が光ビーコン4の通信領域A内に入ったことを察知する。
As shown in FIG. 4, the optical beacon 4 (the old optical beacon 4B in the case of FIG. 4) continues to transmit the downlink frame DL1 at a predetermined transmission cycle from the beacon head 8 provided for each of the lanes R1 to R4. Yes. At this stage, the vehicle ID is not stored in the lane notification information.
When the vehicle 20 enters the downlink area DA, the vehicle-mounted device 2 (the old vehicle-mounted device 2B in the case of FIG. 4) receives the downlink frame DL1 including the lane notification information (no vehicle ID) or the other downlink frame DL1, It is detected that 20 has entered the communication area A of the optical beacon 4.

この際、車載機2は、ヘッダ部に車両IDを格納した低速の上りフレームUL1(図4のID格納フレームU1)を生成し、自機の通信をいったん受信から送信に切り替えて、生成した低速の上りフレームUL1をアップリンク送信し、その後、自機の通信を送信から受信に戻す。
なお、旅行時間情報などの光ビーコン4に提供すべき情報がある場合には、ID格納フレームU1の実データ部にその情報が格納される。
At this time, the in-vehicle device 2 generates a low-speed uplink frame UL1 (the ID storage frame U1 in FIG. 4) in which the vehicle ID is stored in the header portion, and switches the communication of the own device from reception to transmission once. Uplink frame UL1 is transmitted in uplink, and then the communication of the own device is returned from transmission to reception.
When there is information to be provided to the optical beacon 4 such as travel time information, the information is stored in the actual data portion of the ID storage frame U1.

受信フレームのCRCチェック等を経てID格納フレームU1が光ビーコン4において正規に受信されると、光ビーコン4は、遅くとも10m秒以内でダウンリンク切り替えを行ったあと、下りフレームDL2の繰り返し送信を開始する。
ダウンリンク切り替えの後に繰り返し送信させる複数の下りフレームDL2は、先頭部分で連送される複数の折り返しフレーム(黒丸付きの下りフレームDL2)と、その後に繰り返し送信される所定の提供情報を含む下りフレームDL2とからなる。
When the ID storage frame U1 is properly received by the optical beacon 4 through the CRC check of the received frame, etc., the optical beacon 4 starts to repeatedly transmit the downlink frame DL2 after switching the downlink within 10 milliseconds at the latest. To do.
A plurality of downlink frames DL2 repeatedly transmitted after downlink switching includes a plurality of loopback frames (downlink frames DL2 with black circles) continuously transmitted at the head portion, and downlink frames including predetermined provision information repeatedly transmitted thereafter. It consists of DL2.

この下りフレームDL2の繰り返し送信は、前記した所定時間内において可能な限り繰り返される。
また、図4に示すように、折り返しフレーム(黒丸付きの下りフレームDL2)は、提供情報の送信期間中においてダウンリンク情報を構成する一連の複数の下りフレームDL2(例えば5個の下りフレームDL2)の1つであり、従来は、一連の複数の下りフレームDL2の先頭にのみ含まれて繰り返し(図4の例では5フレームごと)送信される。
This repeated transmission of the downlink frame DL2 is repeated as much as possible within the predetermined time.
Also, as shown in FIG. 4, the return frame (downlink frame DL2 with a black circle) is a series of a plurality of downlink frames DL2 (for example, five downlink frames DL2) that constitute downlink information during the transmission period of provided information. Conventionally, it is included only at the beginning of a series of a plurality of downlink frames DL2, and is repeatedly transmitted (every 5 frames in the example of FIG. 4).

なお、ダウンリンク情報を構成する一連の下りフレームDL2は最大で80個まで格納できるため、折り返しフレーム(黒丸付きの下りフレームDL2)は、最も少ない頻度の場合には80フレームに1つの割合で格納されることとなる。
車載機2は、光ビーコン4から複数の下りフレームDL2を受信し、その複数の下りフレームDL2の中で、自車両の車両IDが記された車線通知情報を含むものがあるか否かを判定する。
In addition, since a series of downlink frames DL2 constituting the downlink information can be stored up to 80, the return frames (downlink frames DL2 with black circles) are stored at a rate of one in 80 frames in the least frequent case. Will be.
The in-vehicle device 2 receives a plurality of downlink frames DL2 from the optical beacon 4, and determines whether or not any of the plurality of downlink frames DL2 includes lane notification information in which the vehicle ID of the host vehicle is written. To do.

車載機2は、その判定結果が肯定的である場合に、自車両の車両IDのループバックが成功したことを確認し、この時点で自機の通信を受信のままに維持する。
逆に、車載機2は、その判定結果が否定的である間は、自車両の車両IDのループバックが成功していないと判断し、自機の通信を受信から送信に切り替えて、上りフレームUL1を再送する。この場合、車載機2は、例えば、先に送信した上りフレームU1の送信後所定時間(例えば30ms)後に、再び上りフレームUL1を送信する。車載機2は、この再送の動作を車両IDのループバックが成功するまで繰り返す。
When the determination result is affirmative, the in-vehicle device 2 confirms that the loopback of the vehicle ID of the own vehicle has been successful, and maintains the communication of the own device as received at this time.
Conversely, while the determination result is negative, the in-vehicle device 2 determines that the loopback of the vehicle ID of the host vehicle is not successful, switches the communication of the host device from reception to transmission, Retransmit UL1. In this case, for example, the in-vehicle device 2 transmits the uplink frame UL1 again after a predetermined time (for example, 30 ms) after transmission of the previously transmitted uplink frame U1. The in-vehicle device 2 repeats this retransmission operation until the vehicle ID loopback is successful.

〔混在状況における問題点〕
図5は、新旧の光ビーコン4A,4Bと車載機2A,2Bの混在状態を示す図である。
図5に示すように、新光ビーコン4Aは、低速の伝送速度(64kbps)だけでなく高速の伝送速度(例えば256kbps)でのアップリンク受信に対応している。本実施形態の光ビーコン4は、新光ビーコン4Aに該当する。
同様に、新車載機2Aは、低速の伝送速度(64kbps)だけでなく高速の伝送速度(例えば256kbps)でのアップリンク送信に対応している。本実施形態の車載機2は新車載機2Aに該当する。
[Problems in mixed situations]
FIG. 5 is a diagram illustrating a mixed state of old and new optical beacons 4A and 4B and in-vehicle devices 2A and 2B.
As shown in FIG. 5, the new optical beacon 4A supports uplink reception not only at a low transmission rate (64 kbps) but also at a high transmission rate (for example, 256 kbps). The optical beacon 4 of this embodiment corresponds to the new optical beacon 4A.
Similarly, the new in-vehicle device 2A supports uplink transmission not only at a low transmission rate (64 kbps) but also at a high transmission rate (for example, 256 kbps). The in-vehicle device 2 of the present embodiment corresponds to the new in-vehicle device 2A.

これに対して、旧光ビーコン4Bは、低速の伝送速度(64kbps)でのアップリンク受信のみを行う光ビーコン、すなわち、高速の伝送速度(例えば256kbps)でのアップリンク受信に非対応の光ビーコンである。
同様に、旧車載機2Bは、低速の伝送速度(64kbps)でのアップリンク送信のみを行う車載機、すなわち、高速の伝送速度(例えば256kbps)でのアップリンク送信に非対応の車載機である。
In contrast, the old optical beacon 4B is an optical beacon that performs only uplink reception at a low transmission rate (64 kbps), that is, an optical beacon that does not support uplink reception at a high transmission rate (for example, 256 kbps). It is.
Similarly, the old in-vehicle device 2B is an in-vehicle device that performs only uplink transmission at a low transmission rate (64 kbps), that is, an in-vehicle device that does not support uplink transmission at a high transmission rate (for example, 256 kbps). .

上述の用語の定義で記載した通り、図5の「DL1」は、ダウンリンク切り替え前に新旧の光ビーコン4A,4Bが送信する下りフレームを示し、図5の「UL1」は、下りフレームDL1の受信を契機として、新旧の車載機2A,2Bが送信可能な低速フレームを示し、図5の「UL2」は、新車載機2Aのみが送信可能な高速フレームを示している。
また、図5の「DL2」は、ダウンリンク切り替え後に新旧の光ビーコン4A,4Bが送信する下りフレームを示している。
As described in the definition of terms above, “DL1” in FIG. 5 indicates a downlink frame transmitted by the old and new optical beacons 4A and 4B before downlink switching, and “UL1” in FIG. 5 indicates the downlink frame DL1. In response to reception, the old and new vehicle-mounted devices 2A and 2B indicate low-speed frames that can be transmitted, and “UL2” in FIG. 5 indicates a high-speed frame that can be transmitted only by the new vehicle-mounted device 2A.
Further, “DL2” in FIG. 5 indicates a downlink frame transmitted by the old and new optical beacons 4A and 4B after downlink switching.

ここで、新光ビーコン4Aと新車載機2Aが路車間通信する場合を想定する。そして、光ビーコン4の新旧タイプを判別不能な場合は、新車載機2Aは、上りフレームを確実に受信して貰うために低速でアップリンク送信を行うとする。
この場合、ダウンリンク方向の伝送速度は、新旧いずれの場合も「1024kbps」であるから、新車載機2Aは、新光ビーコン4Aから下りフレームDL1を受信しただけでは、通信相手が新光ビーコン4Aであることを察知できない。
Here, it is assumed that the new light beacon 4A and the new in-vehicle device 2A perform road-to-vehicle communication. When the new and old types of the optical beacon 4 cannot be discriminated, the new in-vehicle device 2A performs uplink transmission at a low speed in order to reliably receive and receive the uplink frame.
In this case, since the transmission speed in the downlink direction is “1024 kbps” in both the old and new cases, the new in-vehicle device 2A only receives the downlink frame DL1 from the new optical beacon 4A, and the communication partner is the new optical beacon 4A. I can't detect that.

このように、新車載機2Aが、新光ビーコン4Aのダウンリンク領域DAを通過する間に新光ビーコン4Aと通信していることを認識できなければ、高速のアップリンク送信が可能である筈の新車載機2Aが、新光ビーコン4Aに対しても低速でアップリンク送信を行ってしまい、アップリンク速度の高速化が実現できなくなる。
そこで、本実施形態では、自機が高速アップリンク受信に対応する新光ビーコン4Aである旨のビーコン識別情報(例えば、図8の「ビーコン識別フラグ」)を、ビーコン制御機7が下りフレームDL1,DL2に含めることができる。
As described above, if the new vehicle-mounted device 2A cannot recognize that it is communicating with the new optical beacon 4A while passing through the downlink area DA of the new optical beacon 4A, it is possible to perform high-speed uplink transmission. The in-vehicle device 2A performs uplink transmission at a low speed for the new optical beacon 4A, and the uplink speed cannot be increased.
Therefore, in the present embodiment, beacon identification information (for example, “beacon identification flag” in FIG. 8) indicating that the own apparatus is a new optical beacon 4A corresponding to high-speed uplink reception, It can be included in DL2.

具体的には、前述の通り、光送信部10にダウンリンク送信させる下りフレームDL1,DL2の「車線通知情報」(「ヘッダ部」でもよい。)に、光ビーコン4の新旧タイプを示すフラグフィールドを予め定義しておく。
そして、ビーコン制御機7は、自機を新光ビーコン4Aとして動作させる場合には、繰り返し送信するすべての下りフレームDL1,DL2又は所定周期ごとの下りフレームDL1,DL2のフラグフィールドをオンにし、自機を旧光ビーコン4Bとして動作させる場合には、その下りフレームDL1,DL2のフラグフィールドをオフにする。
Specifically, as described above, the flag field indicating the new and old types of the optical beacon 4 in the “lane notification information” (or “header portion”) of the downlink frames DL1 and DL2 to be transmitted by the optical transmission unit 10 in the downlink. Is defined in advance.
When the beacon controller 7 operates as the new optical beacon 4A, the beacon controller 7 turns on the flag fields of all the downlink frames DL1 and DL2 to be repeatedly transmitted or the downlink frames DL1 and DL2 for each predetermined period. Is operated as the old optical beacon 4B, the flag fields of the downstream frames DL1 and DL2 are turned off.

このため、新車載機2Aは、受信した下りフレームDL1,DL2のフラグフィールドがオンである場合には、通信相手が新光ビーコン4Aであると判定でき、オフの場合や当該フラグフィールドが検出できなかった場合には、通信相手が旧光ビーコン4Bであると判定できる。   Therefore, the new vehicle-mounted device 2A can determine that the communication partner is the new optical beacon 4A when the flag field of the received downlink frames DL1 and DL2 is on, and cannot detect the flag field when it is off. If it is determined that the communication partner is the old optical beacon 4B.

もっとも、上りフレーム群に必ず低速フレームUL1が含まれておれば、通信相手の光ビーコン4の新旧タイプを判定しなくても、両タイプの光ビーコン4との通信が可能である。
その理由は、低速フレームUL1を利用すれば新旧双方の光ビーコン4A,4Bと従来通りの通信ができるし、上りフレーム群の他のフレームを一律に高速フレームUL2としても、旧光ビーコン4Bがそれを受信できないだけで、特に問題はないからである。
However, if the low-speed frame UL1 is always included in the upstream frame group, communication with both types of optical beacons 4 is possible without determining the new and old types of the optical beacon 4 of the communication partner.
The reason is that if the low-speed frame UL1 is used, both the old and new optical beacons 4A and 4B can communicate with each other as usual, and the old optical beacon 4B is able to communicate with other frames in the upstream frame group evenly as the high-speed frame UL2. This is because there is no particular problem.

本実施形態では、新車載機2Aは、光ビーコン4の新旧判定を行わないタイプであると仮定するが、新車載機2Aは、下りフレームDL1のフラグフィールドに基づいて光ビーコン4の新旧判定を行った結果、通信相手が新光ビーコン4Aであると判明した場合に限り、高速フレームUL2を送信するものであってもよい。   In this embodiment, it is assumed that the new in-vehicle device 2A is a type that does not perform the new / old determination of the optical beacon 4, but the new in-vehicle device 2A performs the new / old determination of the optical beacon 4 based on the flag field of the downlink frame DL1. As a result, the high-speed frame UL2 may be transmitted only when the communication partner is found to be the new light beacon 4A.

〔新光ビーコンの上位互換制御〕
図6は、本実施形態の光ビーコン4である、新光ビーコン4Aのビーコン制御機7が行う上位互換制御を示すフローチャートである。
図6に示すように、新光ビーコン4Aのビーコン制御機7は、フラグフィールドをオンに設定した下りフレームDL1を所定周期で繰り返しダウンリンク送信することにより(図6のステップST1)、自機が新光ビーコン4Aであることを外部に通知している。
[Upward compatibility control of Shinko beacon]
FIG. 6 is a flowchart showing the upward compatible control performed by the beacon controller 7 of the new optical beacon 4A, which is the optical beacon 4 of the present embodiment.
As shown in FIG. 6, the beacon controller 7 of the new light beacon 4A repeatedly transmits a downlink frame DL1 with the flag field set to ON in a predetermined cycle (step ST1 in FIG. 6), so that the own device becomes a new light. It notifies the outside that it is a beacon 4A.

この状態で、ビーコン制御機7は、上りフレームUL1を受信したか否かを判定し(図6のステップST2)、その受信を検出するまで、ステップST1のダウンリンク送信を継続する。
上りフレームUL1の受信を検出すると、ビーコン制御機7は、受信した上りフレームUL1の送信主体が、高速の伝送速度(本実施形態では、256kbps)に対応する新車載機2Aであるか否かを判定する(図6のステップST3)。
In this state, the beacon controller 7 determines whether or not the uplink frame UL1 has been received (step ST2 in FIG. 6), and continues the downlink transmission in step ST1 until the reception is detected.
When detecting the reception of the upstream frame UL1, the beacon controller 7 determines whether or not the transmission subject of the received upstream frame UL1 is the new in-vehicle device 2A corresponding to a high transmission rate (256 kbps in this embodiment). Determination is made (step ST3 in FIG. 6).

このステップST3の判定は、例えば、光受信部11で受信された上りフレームUL1の伝送速度が、高速であったか低速であったかによって行うことができる。この場合、受信した上りフレームUL1が高速であれば、送信主体が新車載機2Aであると判定でき、低速であれば、送信主体が旧車載機2Bであると判定できる。
また、新車載機2Aの車載制御機21が、自機が高速アップリンク送信対応の新車載機2Aである旨の車載機識別情報を、上りフレームUL1に含める規約を採用してもよい。
The determination in step ST3 can be made, for example, depending on whether the transmission rate of the upstream frame UL1 received by the optical receiver 11 is high or low. In this case, if the received upstream frame UL1 is high speed, it can be determined that the transmission subject is the new in-vehicle device 2A, and if it is low speed, it can be determined that the transmission subject is the old in-vehicle device 2B.
In addition, the vehicle-mounted controller 21 of the new vehicle-mounted device 2A may adopt a rule for including vehicle-mounted device identification information indicating that the device is the new vehicle-mounted device 2A compatible with high-speed uplink transmission in the uplink frame UL1.

具体的には、光送信部23がアップリンク送信する上りフレームUL1のヘッダ部に、車載機2の新旧タイプを示すフラグフィールド(例えば、図7の「車載機種別」)を予め定義しておく。
そして、新車載機2Aの車載制御機21は、自機を新車載機2Aとして動作させる場合は、高速で送信する上りフレームUL1のフラグフィールドをオンにし、自機を旧車載機2Bとして動作させる場合は、上りフレームUL1のフラグフィールドをオフにする。
Specifically, a flag field (for example, “vehicle equipment type” in FIG. 7) indicating the new and old types of the in-vehicle device 2 is defined in advance in the header portion of the uplink frame UL1 that the optical transmission unit 23 performs uplink transmission. .
When the in-vehicle controller 21 of the new in-vehicle device 2A operates the own device as the new in-vehicle device 2A, the on-vehicle controller 21 turns on the flag field of the uplink frame UL1 that is transmitted at high speed, and operates the own device as the old in-vehicle device 2B. In this case, the flag field of the upstream frame UL1 is turned off.

このため、かかる規約を採用すれば、ビーコン制御機7は、受信した上りフレームUL1のフラグフィールドがオンである場合には、その送信主体が新車載機2Aであると判定でき、上りフレームUL1のフラグフィールドがオフの場合や当該フラグフィールドが検出できなかった場合には、その送信主体が旧車載機2Bであると判定できる。   Therefore, if such a rule is adopted, the beacon controller 7 can determine that the transmission subject is the new in-vehicle device 2A when the flag field of the received upstream frame UL1 is on, and the upstream frame UL1 When the flag field is off or when the flag field cannot be detected, it can be determined that the transmission subject is the old vehicle-mounted device 2B.

ステップST3の判定結果が肯定的である場合、すなわち、上りフレームUL1の送信主体が新車載機2Aの場合は、ビーコン制御機7は、ダウンリンク切り替え後に新車載機用のダウンリンク送信を行う(図6のステップST4)。
新車載機用のダウンリンク送信は、渋滞情報、区間旅行時間情報及び事象規制情報などの旧車載機向けの提供情報に加え、信号情報や充電ステーション情報などの新車載機向けの提供情報を含む下りフレームDL2を、繰り返し送信することによって行われる。
When the determination result of step ST3 is affirmative, that is, when the transmission subject of the uplink frame UL1 is the new in-vehicle device 2A, the beacon controller 7 performs downlink transmission for the new in-vehicle device after downlink switching ( Step ST4 in FIG. 6).
Downlink transmission for new in-vehicle equipment includes provision information for new in-vehicle equipment such as signal information and charging station information in addition to provision information for old in-vehicle equipment such as traffic jam information, section travel time information and event regulation information This is done by repeatedly transmitting the downstream frame DL2.

ステップST3の判定結果が否定的である場合、すなわち、上りフレームUL1の送信主体が旧車載機2Bの場合は、ビーコン制御機7は、ダウンリンク切り替え後に旧車載機用のダウンリンク送信を行う(図6のステップST5)。
この旧車載機用のダウンリンク送信は、渋滞情報、区間旅行時間情報及び事象規制情報などの旧車載機向けの提供情報を含む下りフレームDL2だけを、繰り返し送信することによって行われる。
When the determination result of step ST3 is negative, that is, when the transmission subject of the uplink frame UL1 is the old vehicle-mounted device 2B, the beacon controller 7 performs downlink transmission for the old vehicle-mounted device after downlink switching ( Step ST5 in FIG. 6).
This downlink transmission for the old in-vehicle device is performed by repeatedly transmitting only the downlink frame DL2 including provision information for the old in-vehicle device such as traffic jam information, section travel time information, and event regulation information.

なお、前述の通り、ダウンリンク切り替え後に行われるステップST4,ST5の下りフレームDL2のダウンリンク送信は、ダウンリンク切り替え時点から所定時間(例えば、250ms)が経過するまで行われる。   As described above, downlink transmission of the downlink frame DL2 in steps ST4 and ST5 performed after downlink switching is performed until a predetermined time (for example, 250 ms) elapses from the downlink switching time point.

〔送信中断期間を設けない場合の路車間通信〕
図9は、新車載機2Aが「送信中断期間」を設けずに上りフレームUL1,UL2を送信するため、新車載機2AがID確認を失敗する場合の路車間通信を示すシーケンス図である。
[Road-to-vehicle communication when no transmission interruption period is provided]
FIG. 9 is a sequence diagram showing road-to-vehicle communication when the new in-vehicle device 2A fails in the ID confirmation because the new in-vehicle device 2A transmits the upstream frames UL1 and UL2 without providing the “transmission interruption period”.

図9において、U1〜U4は、下りフレームDL1を検出した新車載機2Aがアップリンク送信する、複数の上りフレーム(上りフレーム群)UL1,UL2を示している。
図9では、上りフレーム群のフレーム数が4フレームになっているが、そのフレーム数は4つに限定されるものではなく、例えば、高速フレームUL2が3つ以上送信される場合もあるし、比較的長いデータ長である高速フレームUL2が1つだけ送信される場合もあり得る。
In FIG. 9, U1 to U4 indicate a plurality of uplink frames (uplink frame groups) UL1 and UL2 that are transmitted by the new vehicle-mounted device 2A that has detected the downlink frame DL1 in uplink.
In FIG. 9, the number of frames in the upstream frame group is 4, but the number of frames is not limited to 4, for example, 3 or more high-speed frames UL2 may be transmitted, There may be a case where only one high-speed frame UL2 having a relatively long data length is transmitted.

また、ハッチングを付していない上りフレームU0は、伝送速度が低速(本実施形態では64kbps)の「低速フレーム」であることを示し、ハッチングを付した上りフレームU2〜U4は、伝送速度が高速(本実施形態では256kbps)の「高速フレーム」であることを示している。
なお、低速フレームU0と高速フレームU1〜U3の図示上の区別については、図10の路車間通信においても同様である。
Further, the uplink frame U0 without hatching indicates a “low-speed frame” with a low transmission rate (64 kbps in this embodiment), and the uplink frames U2 to U4 with hatching have a high transmission rate. This indicates a “high-speed frame” of (256 kbps in the present embodiment).
Note that the illustrated distinction between the low-speed frame U0 and the high-speed frames U1 to U3 is the same in the road-to-vehicle communication in FIG.

プローブ情報などの大容量のデータをアップリンク送信する場合には、低速フレームU0にデータを格納しきれないことが多い。そこで、図9の例では、新車載機2Aが合計3つの高速フレームU1〜U3を低速フレームU0の後に続けて送信している。
具体的には、新車載機2Aは、ダウンリンク領域DAにおいて下りフレームDL1を受信すると、低速フレームU0を即座に低速でアップリンク送信し、それに続けて高速フレームU1〜U3をアップリンク送信する。
When transmitting a large amount of data such as probe information in the uplink, the data cannot often be stored in the low-speed frame U0. Therefore, in the example of FIG. 9, the new in-vehicle device 2A transmits a total of three high-speed frames U1 to U3 following the low-speed frame U0.
Specifically, when the new in-vehicle device 2A receives the downlink frame DL1 in the downlink area DA, the new vehicle-mounted device 2A immediately uplinks the low speed frame U0 at a low speed, and subsequently uplinks the high speed frames U1 to U3.

なお、本実施形態では、新車載機2Aが通信相手の新旧を判定しない場合を想定しているので、低速フレームU0と高速フレームU2〜U4の連続送信は、新車載機2Aの通信相手が新光ビーコン4Aか旧光ビーコン4Bかに拘わらず実行される。
新車載機2Aの通信相手の光ビーコン4は、上りフレーム群に含まれる低速フレームU0の受信完了を契機として、そのヘッダ部から車両ID値を抽出し、その値を車線通知情報に格納した折り返しフレームの連送とダウンリンク切り替えを行う。
In the present embodiment, since it is assumed that the new in-vehicle device 2A does not determine whether the communication partner is new or old, continuous transmission of the low-speed frame U0 and the high-speed frames U2 to U4 means that the communication partner of the new in-vehicle device 2A It is executed regardless of whether the beacon 4A or the old optical beacon 4B.
The optical beacon 4 of the communication partner of the new in-vehicle device 2A extracts the vehicle ID value from its header part upon completion of reception of the low-speed frame U0 included in the upstream frame group, and stores the value in the lane notification information. Perform frame continuous transmission and downlink switching.

すなわち、光ビーコン4が新光ビーコン4Aの場合は、低速フレームU0の「車載機種別」の値が「6」でかつ「情報種別」の値が「1」であることを検出すると、折り返しフレームの連送とダウンリンク切り替えを行う。
また、光ビーコン4が旧光ビーコン4Bの場合は、上記のような種別判定を行うことができないので、低速フレームU0の受信が完了すると、従来通り、即座に折り返しフレームの連送とダウンリンクを行う。
That is, when the optical beacon 4 is the new optical beacon 4A, when it is detected that the value of “vehicle equipment type” in the low-speed frame U0 is “6” and the value of “information type” is “1”, Perform continuous transmission and downlink switching.
In addition, when the optical beacon 4 is the old optical beacon 4B, the type determination as described above cannot be performed. Therefore, when the reception of the low-speed frame U0 is completed, the return frame is continuously transmitted and downlinked immediately as usual. Do.

このように、旧光ビーコン4Bは、大容量のアップリンク送信はされないという想定の下で、ID格納フレームである低速フレームU0を受信すると、即座に折り返しフレームを連送してダウンリンク切り替えを出来るだけ素早く行う運用になっており、新光ビーコン4Aも、旧車載機2Bとの互換性を維持するため、低速フレームU0の受信完了を契機としてダウンリンク切り替えを即座に行うようになっている。
従って、図9に示すように、高速フレームU1〜U3の送信期間(図9の例ではU3)によっては、その送信中に折り返しフレームが新車載機2Aに到達することがある。
As described above, when the old optical beacon 4B receives the low-speed frame U0, which is an ID storage frame, under the assumption that large-capacity uplink transmission is not performed, it can immediately switch the downlink by continuously transmitting the return frame. The new light beacon 4A also immediately switches the downlink when the reception of the low-speed frame U0 is completed in order to maintain compatibility with the old vehicle-mounted device 2B.
Therefore, as shown in FIG. 9, depending on the transmission period of the high-speed frames U1 to U3 (U3 in the example of FIG. 9), the return frame may reach the new in-vehicle device 2A during the transmission.

この場合、新車載機2Aが半二重通信方式を採用している場合には、光受信部24に折り返しフレームが届いているにも拘わらず、新光ビーコン4Aが車両IDを認識済みであることを新車載機2Aが察知できない。
また、この場合、図9に破線で示すように、新車載機2Aは、ID格納フレームである低速フレームU0を含む大容量の上りフレーム群U0〜U3を再送信する。
In this case, when the new in-vehicle device 2A adopts the half-duplex communication method, the new light beacon 4A has already recognized the vehicle ID even though the return frame has arrived at the light receiving unit 24. Cannot be detected by the new in-vehicle device 2A.
In this case, as indicated by a broken line in FIG. 9, the new in-vehicle device 2 </ b> A retransmits the large-capacity uplink frame groups U <b> 0 to U <b> 3 including the low-speed frame U <b> 0 that is the ID storage frame.

この現象は、ダウンリンク情報に含めるべき車線通知情報以外の提供情報のデータ量が多いほど発生しやすくなる。
その理由は、提供情報のデータ量が多くなるほど、新光ビーコン4Aが繰り返し送信する下りフレームDL2に折り返しフレームを含める頻度が少なくなるため、新車載機2Aがループバックを認識できない確率が高くなるためである。
This phenomenon is more likely to occur as the amount of provision information other than the lane notification information to be included in the downlink information increases.
The reason is that, as the amount of data of the provided information increases, the frequency of including the return frame in the downlink frame DL2 repeatedly transmitted by the new optical beacon 4A decreases, and thus the probability that the new in-vehicle device 2A cannot recognize the loopback increases. is there.

従って、ダウンリンク切り替え後に定期的(図9の例では5フレームごと)にダウンリンク送信される折り返しフレームについても、上りフレーム群U0〜U3の送信期間と重なるタイミングになって、新車載機2Aが受信できる可能性が低くなることがある。
この場合、上りフレーム群U0〜U3を再送信した後でも、新車載機2Aが折り返しフレームに気付かず、上りフレーム群U0〜U3のアップリンク送信(再送)が無駄に継続されることになる。
Therefore, for the return frame that is downlink transmitted periodically after every downlink switching (every 5 frames in the example of FIG. 9), the new in-vehicle device 2A has a timing that overlaps with the transmission period of the uplink frame groups U0 to U3. The possibility of receiving may be reduced.
In this case, even after retransmitting the uplink frame groups U0 to U3, the new in-vehicle device 2A does not notice the return frame, and uplink transmission (retransmission) of the uplink frame groups U0 to U3 is continued unnecessarily.

そして、新車載機2Aがアップリンク送信するフレーム数が多いほど、折り返しフレームに気付かないままアップリンク領域UAにおいて上りフレーム群U0〜U3の送信が継続される可能性が増すことになる。
従って、より多くのデータを新光ビーコン4Aにアップリンクしようとする新車載機2Aほど、限られた期間(例えば250ms)にしか送信されない下りフレームDL2の受信機会を大幅に喪失したり、極端な場合は、下りフレームDL2を受信できずに通信領域Aを通過したりするという、不合理な結果になるおそれがある。
Then, as the number of frames transmitted by the new in-vehicle device 2A increases, the possibility that transmission of the uplink frame groups U0 to U3 is continued in the uplink area UA without noticing the return frame increases.
Therefore, the new in-vehicle device 2A that attempts to uplink more data to the new optical beacon 4A greatly loses the opportunity to receive the downlink frame DL2 that is transmitted only for a limited period (eg, 250 ms), or in an extreme case. May result in an unreasonable result of passing through the communication area A without receiving the downlink frame DL2.

〔送信中断期間を設ける場合の路車間通信〕
図10は、新車載機2Aが「送信中断期間」を設けて上りフレームUL1,UL2を送信するため、新車載機2Aが、ID確認を成功する場合の路車間通信を示すシーケンス図である。
図10の例では、新車載機2Aが低速フレームU0の後に高速フレームU1〜U3を連送する場合に、最初の低速フレームU0と高速フレームU1の間に「送信中断期間」を設けることにより、折り返しフレームの不達に伴う上述の問題点を解決している。
[Road-to-vehicle communication when there is a transmission interruption period]
FIG. 10 is a sequence diagram showing road-to-vehicle communication when the new in-vehicle device 2A succeeds in ID confirmation because the new in-vehicle device 2A transmits the upstream frames UL1 and UL2 with a “transmission interruption period”.
In the example of FIG. 10, when the new in-vehicle device 2A continuously transmits the high-speed frames U1 to U3 after the low-speed frame U0, by providing a “transmission interruption period” between the first low-speed frame U0 and the high-speed frame U1, The above-mentioned problems associated with the failure of the return frame are solved.

この「送信中断期間」は、新車載機2Aが、自機が行う車両IDのループバックの成功を確認するとともに、高速フレームU1の送信の準備をするために必要な所定の時間長に設定される。
例えば、新光ビーコン4AがID格納フレームU0の受信から下りフレームDL2の送信開始までに5〜10m秒程度要すると仮定し、さらに、新車載機2Aが自車の車両IDのループバックを確認し、高速フレームU1の送信を開始するのに必要な遅延時間を10m秒と仮定すれば、送信中断期間は概ね15〜20m秒の範囲で設定すればよい。
This “transmission interruption period” is set to a predetermined time length necessary for the new in-vehicle device 2A to confirm the success of the loopback of the vehicle ID performed by the own device and to prepare for transmission of the high-speed frame U1. The
For example, it is assumed that the new light beacon 4A takes about 5 to 10 milliseconds from the reception of the ID storage frame U0 to the start of transmission of the downlink frame DL2, and the new in-vehicle device 2A confirms the loopback of the vehicle ID of the own vehicle, Assuming that the delay time required to start transmission of the high-speed frame U1 is 10 milliseconds, the transmission interruption period may be set in a range of approximately 15 to 20 milliseconds.

かかる送信中断期間を設けることにすれば、ダウンリンク切り替え後に連送される折り返しフレームが当該期間中に新車載機2Aの光受信部24に到達し、新車載機2Aは、受信した折り返しフレームに含まれる車両IDが自機のものと一致するか否かを判定することにより、車両IDのループバックの成功を確認できる。
上記の確認の後、新車載機2Aは、高速フレームU1〜U3を連送し、その連送が終了したあと、自機の通信を受信に切り替える。
If this transmission interruption period is provided, the return frame continuously transmitted after downlink switching reaches the optical receiver 24 of the new in-vehicle device 2A during the period, and the new in-vehicle device 2A receives the received return frame. By determining whether or not the included vehicle ID matches that of the own device, the success of the loopback of the vehicle ID can be confirmed.
After the above confirmation, the new in-vehicle device 2A continuously transmits the high-speed frames U1 to U3, and after the continuous transmission ends, switches the communication of the own device to reception.

このように、低速フレームU0と高速フレームU1の間に送信中断期間を設ける新車載機2Aによれば、送信中断期間に新光ビーコン4Aから受信した折り返しフレームにより、新光ビーコン4Aが車両IDを認識済みであることを確実に察知することができる。
このため、複数の上りフレームU0〜U3の送信を新車載機2Aが無駄に継続することによる、下りフレームDL2の受信機会の喪失を未然に防止することができる。
Thus, according to the new vehicle-mounted device 2A that provides the transmission interruption period between the low-speed frame U0 and the high-speed frame U1, the new light beacon 4A has recognized the vehicle ID by the return frame received from the new light beacon 4A during the transmission interruption period. It can be surely detected.
For this reason, it is possible to prevent the loss of the opportunity to receive the downlink frame DL2 due to the new in-vehicle device 2A continuing uselessly transmitting a plurality of uplink frames U0 to U3.

送信中断期間を設定する方法としては、車載制御機21が消灯状態を示す信号をその期間中に光送信部23に出力し続ける方法や、その期間の始期に光送信部23の発光素子への電源供給を停止して消灯させ、その期間の終期に発光素子への電源供給を再開して再発光させる方法がある。
また、光信号が光ビーコン4に到達できない程度に、発光素子のパワーを低下させる方法を採用してもよい。このようにすれば、発光素子の再発光時のパワーの復帰を迅速に行え、上りフレームU1の先頭側の同期部の乱れを抑制できるという利点がある。
As a method for setting the transmission interruption period, a method in which the in-vehicle controller 21 continues to output a signal indicating the light-off state to the optical transmission unit 23 during the period, or the light transmission element 23 of the optical transmission unit 23 at the beginning of the period is set. There is a method in which power supply is stopped and extinguished, and power supply to the light emitting element is restarted and light is emitted again at the end of the period.
Moreover, you may employ | adopt the method of reducing the power of a light emitting element to such an extent that an optical signal cannot reach | attain the optical beacon 4. In this way, there is an advantage that power at the time of re-emission of the light emitting element can be quickly returned and disturbance of the synchronization part on the head side of the upstream frame U1 can be suppressed.

一方、何らかの原因(車両20のフロントガラスの曇り等)で、ID格納フレームである低速フレームU0が新光ビーコン4Aに届かなかった場合には、光ビーコン4が折り返しフレームを返して来ないので、新車載機2Aはループバックの成功を確認できない。
そこで、新車載機2Aは、送信中断期間にループバックの成功を確認できなかった場合には、図10に破線で示すように、ID格納フレームである低速フレームU0のみを光送信部23に再送信させ、再送信した低速フレームU0の後を送信中断期間とする。
On the other hand, if the low-speed frame U0 that is the ID storage frame does not reach the new light beacon 4A for some reason (such as the windshield of the vehicle 20 being clouded), the light beacon 4 does not return the return frame. The in-vehicle device 2A cannot confirm the success of the loopback.
Therefore, if the new in-vehicle device 2A fails to confirm the success of the loopback during the transmission interruption period, only the low-speed frame U0 that is the ID storage frame is retransmitted to the optical transmission unit 23 as shown by the broken line in FIG. The transmission interruption period is after the low-speed frame U0 that is transmitted and retransmitted.

従って、再送信した低速フレームU0を新光ビーコン4Aが正規に受信できた場合は、上述と同様に、送信中断期間に新光ビーコン4Aから受信した折り返しフレームにより、車両IDのループバックの成功を確認することができる。   Accordingly, when the new light beacon 4A can properly receive the retransmitted low-speed frame U0, the success of the vehicle ID loopback is confirmed by the return frame received from the new light beacon 4A during the transmission interruption period, as described above. be able to.

図10の例において、最初の上りフレームである低速フレームU0のデータサイズは、できるだけ小さいことが好ましい。例えば、多くとも高速フレームU1〜U4のいずれか1つよりも小さいことが好ましい。
より好ましくは、例えば、低速フレームU0に格納するデータを、車両ID情報、ビーコン間の旅行時間や新車載機2Aが対応するサービス種別等の必要最小限とすることにより、低速フレームU0のデータサイズを、1回の通信で送信する複数の上りフレームU0〜U3の中で最小(例えば、実データ部で5バイト程度)に設定することが好ましい。
In the example of FIG. 10, it is preferable that the data size of the low-speed frame U0 that is the first upstream frame is as small as possible. For example, it is preferably smaller than any one of the high speed frames U1 to U4.
More preferably, for example, the data size of the low-speed frame U0 is reduced by minimizing the data stored in the low-speed frame U0 such as vehicle ID information, travel time between beacons, and the service type supported by the new in-vehicle device 2A. Is preferably set to the minimum (for example, about 5 bytes in the actual data portion) among the plurality of upstream frames U0 to U3 transmitted in one communication.

その理由は、再送信の可能性がある低速フレームU0のフレーム長が長ければ、その分だけ、低速フレームU0を再送信した場合の、アップリンク送信が可能な残り時間が少なくなり、アップリンク送信する予定の複数の高速フレームU1〜U3のうちの、例えば最後の高速フレームU3が新光ビーコン4Aに正常に到達しなくなる可能性があるからである。   The reason for this is that if the frame length of the low-speed frame U0 that can be retransmitted is long, the remaining time in which uplink transmission can be performed when the low-speed frame U0 is retransmitted is reduced accordingly, and uplink transmission is performed. This is because, for example, the last high-speed frame U3 among the plurality of high-speed frames U1 to U3 to be performed may not normally reach the new light beacon 4A.

なお、図10の例において、新車載機2Aが、下りフレームDL1や送信中断期間中に受信した下りフレームDL2に含まれるビーコン識別フラグに基づいて、通信相手が高速アップリンク受信に対応する新光ビーコン4Aか非対応の旧光ビーコン4Bかを判定し、その判定結果に応じて、送信中断期間の後に高速フレームU1〜U3を送信するか否かを決定するようにしてもよい。   In the example of FIG. 10, the new in-vehicle device 2A receives a new optical beacon corresponding to high-speed uplink reception by the communication partner based on the beacon identification flag included in the downlink frame DL1 or the downlink frame DL2 received during the transmission interruption period. It may be determined whether the old optical beacon 4B is 4A or non-compliant, and whether to transmit the high-speed frames U1 to U3 after the transmission interruption period may be determined according to the determination result.

上記の通り、新光ビーコン4Aの通信相手としては、低速フレームU0と高速フレームU1〜U3の間に送信中断期間を設けてアップリンク送信する新車載機2A(図10)であることが好ましいが、送信中断期間を設けずに上りフレームU0〜U3を連続送信する新車載機2A(図9)であってもよい。
その理由は、高速フレームUL2のフレーム数や送信時間を少なめに設定すれば、特に送信中断期間を設けなくても、低速フレームUL1に対応してダウンリンクされた折り返しフレームを、新車載機2Aが適切に受信し得るからである。
As described above, the communication partner of the new optical beacon 4A is preferably the new in-vehicle device 2A (FIG. 10) that performs uplink transmission with a transmission interruption period between the low-speed frame U0 and the high-speed frames U1 to U3. The new vehicle-mounted device 2A (FIG. 9) that continuously transmits the upstream frames U0 to U3 without providing a transmission interruption period may be used.
The reason for this is that if the number of frames and the transmission time of the high-speed frame UL2 are set to be small, the new in-vehicle device 2A displays the folded frame that is downlinked corresponding to the low-speed frame UL1, even without providing a transmission interruption period. It is because it can receive appropriately.

〔高速フレームの不感領域による問題点〕
図11は、高速フレームUL2の不感領域の一例を示す説明図である。
図11において、実線のエリアRA1は、光受信部11が低速フレームUL1を実際に受信可能なエリアを示し、仮想線のエリアRA2は、光受信部11が高速フレームUL2を実際に受信可能なエリアを示している。
[Problems due to insensitive areas of high-speed frames]
FIG. 11 is an explanatory diagram showing an example of a dead area of the high-speed frame UL2.
In FIG. 11, a solid line area RA1 indicates an area where the optical receiver 11 can actually receive the low-speed frame UL1, and a virtual line area RA2 indicates an area where the optical receiver 11 can actually receive the high-speed frame UL2. Is shown.

また、図11において、P1は、低速フレームUL1を受信可能なエリアRA1の所定高さH(例えば、H=1.0m)における最上流端(以下、「第1上流端」という。)であり、P2は、高速フレームUL2を受信可能なエリアRA2の所定高さHにおける最上流端(以下、「第2上流端」という。)である。
なお、この場合の「受信可能」とは、上りフレームUL1,UL2を、所定のビットエラーレート(例えば、規格値では10−5)以下で受信できることを意味する。
In FIG. 11, P1 is the most upstream end (hereinafter referred to as “first upstream end”) at a predetermined height H (for example, H = 1.0 m) of the area RA1 in which the low-speed frame UL1 can be received. , P2 is the most upstream end (hereinafter referred to as “second upstream end”) at a predetermined height H of the area RA2 in which the high-speed frame UL2 can be received.
In this case, “receivable” means that the upstream frames UL1 and UL2 can be received at a predetermined bit error rate (for example, 10 −5 in the standard value) or less.

ここで、図11に示すように、エリアRA1の車両進行方向の範囲は、エリアRA2の同方向の範囲よりも広くなる。
かかる範囲の広狭差を、第1上流端P1と第2上流端P2の位置関係で換言すると、上りフレームUL1,UL2の受光に同じレンズを用いる通常の光受信部11では、第1上流端P1が第2上流端P2よりも上流側に位置するということになる。その理由は、次の通りである。
Here, as shown in FIG. 11, the range of the area RA1 in the vehicle traveling direction is wider than the range of the area RA2 in the same direction.
In other words, the difference in range is expressed by the positional relationship between the first upstream end P1 and the second upstream end P2, and in the normal optical receiver 11 that uses the same lens for receiving the upstream frames UL1 and UL2, the first upstream end P1. Is located upstream of the second upstream end P2. The reason is as follows.

すなわち、新光ビーコン4Aに搭載する光受信部11のフィルタ34(図12参照)では、上りの電気信号を外乱(ダウンリンク光や太陽光の反射光を受光素子が感知して生じた電気信号)と分離するために、上り帯域の電気信号(本実施形態では64kbpsと256kbps)は通過させるが、下り帯域の電気信号(本実施形態では1024kbps)を含む約500kHz以上の帯域成分を遮断する周波数特性を有するものを用いる必要がある。   That is, in the filter 34 (see FIG. 12) of the optical receiver 11 mounted on the new optical beacon 4A, the upstream electrical signal is disturbed (electrical signal generated when the light receiving element senses downlink light or reflected sunlight). In order to separate the signal, the upstream band electrical signal (64 kbps and 256 kbps in this embodiment) is allowed to pass through, but the frequency characteristic that blocks the band component of about 500 kHz or more including the downstream band electrical signal (1024 kbps in this embodiment) is cut off. Need to be used.

従って、遮断周波数に近い高速フレームUL2の方が低速フレームUL1よりもフィルタ34に対する透過性がやや落ち、その結果、新光ビーコン4Aの受信性能としては、低速フレームUL1の方が高速フレームUL2よりも若干悪くなる。
かかる伝送速度の差による受信性能の差が、そのまま低速フレームUL1と高速フレームUL2の受信可能な範囲の広狭となって表れ、低速フレームUL1を実際に受信可能な「物理的」な最上流端である第1上流端P1が、高速フレームUL2を実際に受信可能な「物理的」な最上流端である第2上流端P2よりも上流側になる。
Therefore, the high-speed frame UL2 close to the cutoff frequency is slightly less transmissive to the filter 34 than the low-speed frame UL1, and as a result, the low-speed frame UL1 has a slightly lower reception performance than the high-speed frame UL2 in terms of reception performance of the new optical beacon 4A. Deteriorate.
The difference in reception performance due to the difference in transmission speed appears as it is in the wide range of the receivable range of the low-speed frame UL1 and the high-speed frame UL2, and at the “physical” uppermost end that can actually receive the low-speed frame UL1. A certain first upstream end P1 is upstream of the second upstream end P2, which is the “physical” most upstream end that can actually receive the high-speed frame UL2.

このため、図11における第1上流端P1から第2上流端P2までの領域は、低速フレームUL1を受信可能であるが高速フレームUL2を受信不能な領域(以下、「不感領域」という。)Fとなる。
ところで、例えば図10の路車間通信のように、新車載機2Aが最初に低速フレームUL1を送信し、その後に受信する折り返しフレームで自身車両IDを確認してから、高速フレームUL2を送信する通信規約を採用すると、車両20の走行速度によっては、不感領域Fにおいて新車載機2Aが高速フレームUL2を送信することもあり得る。
Therefore, the area from the first upstream end P1 to the second upstream end P2 in FIG. 11 is an area that can receive the low-speed frame UL1 but cannot receive the high-speed frame UL2 (hereinafter referred to as “insensitive area”) F. It becomes.
By the way, as in the road-to-vehicle communication of FIG. 10, for example, the new vehicle-mounted device 2A first transmits the low-speed frame UL1, confirms its own vehicle ID with the return frame received thereafter, and then transmits the high-speed frame UL2. When the rules are adopted, the new in-vehicle device 2A may transmit the high-speed frame UL2 in the dead zone F depending on the traveling speed of the vehicle 20.

特に、車両20が例えば10km/h以下の低速で通信領域Aを通過するような場合には、新車載機2Aが、低速フレームUL1のアップリンク送信→ダウンリンク切り替え後の折り返しフレームのダウンリンク受信→高速フレームUL2のアップリンク送信までの一連の送受信を、すべて不感領域Fで行う場合がある。   In particular, when the vehicle 20 passes through the communication area A at a low speed of, for example, 10 km / h or less, the new in-vehicle device 2A receives the downlink transmission of the return frame after switching the uplink of the low-speed frame UL1 to the downlink. → A series of transmission and reception up to the uplink transmission of the high-speed frame UL2 may be performed in the insensitive area F.

このように、新車載機2Aが不感領域Fにおいて高速フレームUL2を送信すると、その高速フレームUL2を新光ビーコン4Aが受信できない。
また、新車載機2Aがダウンリンク受信する時間を確保するために、高速フレームUL2に再送チャンスを与えない通信規約を採用する場合には、新車載機2Aが不感領域Fで送信した高速フレームUL2を新光ビーコン4Aが取り逃がすと、その高速フレームUL2を取得できる可能性がなくなってしまう。
Thus, when the new in-vehicle device 2A transmits the high-speed frame UL2 in the dead zone F, the new optical beacon 4A cannot receive the high-speed frame UL2.
In addition, in order to secure the time for the new in-vehicle device 2A to receive the downlink, when adopting a communication protocol that does not give a retransmission opportunity to the high-speed frame UL2, the high-speed frame UL2 transmitted by the new in-vehicle device 2A in the dead area F If the new light beacon 4A misses, there is no possibility of acquiring the high-speed frame UL2.

そこで、本実施形態では、第2上流端P2が第1上流端P1(或いは、後述の見かけの第1上流端P1’でもよい。)よりも上流側又は実質的に同じ位置にする位置設定を行うことにより、不感領域Fの発生を防止し、新光ビーコン4Aが高速フレームUL2を確実に受信できるようにしている。
以下、かかる位置設定の方法には幾つかの具体例が存在する。以下、その具体例ごとに新光ビーコン4Aの実施形態を説明する。
Therefore, in this embodiment, the second upstream end P2 is positioned upstream or substantially at the same position as the first upstream end P1 (or may be an apparent first upstream end P1 ′ described later). By doing so, the generation of the dead area F is prevented, and the new light beacon 4A can reliably receive the high-speed frame UL2.
Hereinafter, there are some specific examples of the position setting method. Hereinafter, the embodiment of the new light beacon 4A will be described for each specific example.

〔第1実施形態〕
第1実施形態では、不感領域Fにて送信された低速フレームUL1によるダウンリンク切り替えを禁止する「受信制限処理」を実行することにより、「物理的」な最上流端である第1上流端P1の代わりに、それより下流側の「論理的」な最上流端である見かけの第1上流端P1’を採用し、上述の位置設定を行っている。
[First Embodiment]
In the first embodiment, by executing “reception restriction processing” that prohibits downlink switching by the low-speed frame UL1 transmitted in the insensitive area F, the first upstream end P1 that is the “physical” most upstream end Instead of this, the apparent first upstream end P1 ′, which is the “logical” uppermost stream end downstream, is adopted, and the above-described position setting is performed.

図12は、第1実施形態に係る新光ビーコン4Aの回路構成図である。
図12に示すように、第1実施形態の新光ビーコン4Aでは、光受信部11は、通信用の受光系(受光回路)である第1受光系26と、測定用の受光系(受光回路)である第2受光系27とを含む。
また、ビーコン制御機7は、通信IC(通信処理部)28と、位置IC(位置処理部)29と、メインCPU(判定処理部)30とを含む。
FIG. 12 is a circuit configuration diagram of the new optical beacon 4A according to the first embodiment.
As shown in FIG. 12, in the new optical beacon 4A of the first embodiment, the optical receiver 11 includes a first light receiving system 26 that is a communication light receiving system (light receiving circuit) and a measurement light receiving system (light receiving circuit). And a second light receiving system 27.
The beacon controller 7 includes a communication IC (communication processing unit) 28, a position IC (position processing unit) 29, and a main CPU (determination processing unit) 30.

図12では図示していないが、ビーコン制御機7は、各IC28,29が出力する「位置データ」や「上りデータ」を一時的に記憶するメモリも備えている。
第1受光系26は、図12の左側から順に、通信用の変換素子32、増幅器33、フィルタ34及びコンパレータ35を有する。通信用の変換素子32は、受光したアップリンク方向の光信号を電気信号に変換する受光素子(例えば、フォトダイオード(Photo Diode ):以下、「PD」ともいう。)よりなる。
Although not shown in FIG. 12, the beacon controller 7 also includes a memory that temporarily stores “position data” and “upstream data” output from the ICs 28 and 29.
The first light receiving system 26 includes a communication conversion element 32, an amplifier 33, a filter 34, and a comparator 35 in order from the left side of FIG. The communication conversion element 32 includes a light receiving element (for example, a photodiode (hereinafter also referred to as “PD”)) that converts the received optical signal in the uplink direction into an electrical signal.

増幅器33は、高速帯域(本実施形態では、256kbps)で動作する高速用増幅回路よりなる。増幅器33は、PD32にて変換された電気信号を高速帯域で動作して増幅し、増幅後の電気信号を後段のフィルタ34に出力する。
フィルタ34は、少なくとも高速帯域(本実施形態では、256kbps)の成分を抽出できるローパスフィルタよりなる。フィルタ34は、低速成分から高速成分までをカバーするバンドパスフィルタであってもよい。
The amplifier 33 includes a high-speed amplifier circuit that operates in a high-speed band (in this embodiment, 256 kbps). The amplifier 33 operates and amplifies the electrical signal converted by the PD 32 in a high-speed band, and outputs the amplified electrical signal to the subsequent filter 34.
The filter 34 is a low-pass filter that can extract at least a component in the high-speed band (in this embodiment, 256 kbps). The filter 34 may be a bandpass filter that covers from low speed components to high speed components.

フィルタ34は、増幅された電気信号から低速成分又は高速成分を抽出し、抽出した低速信号又は高速信号を後段のコンパレータ35出力する。
コンパレータ35は、高速信号と閾値との比較が可能な高速用コンパレータよりなる。コンパレータ35は、入力された低速信号又は高速信号を閾値と比較し、この比較によって抽出したデジタルの受信信号(ビットデータ)を後段の通信IC28に出力する。
The filter 34 extracts a low-speed component or a high-speed component from the amplified electrical signal, and outputs the extracted low-speed signal or high-speed signal to a comparator 35 at the subsequent stage.
The comparator 35 is composed of a high speed comparator capable of comparing a high speed signal with a threshold value. The comparator 35 compares the input low-speed signal or high-speed signal with a threshold value, and outputs a digital reception signal (bit data) extracted by this comparison to the communication IC 28 in the subsequent stage.

通信IC28は、先頭5バイトのアイドルパターンを用いて受信信号の伝送速度を判定し、判定した伝送速度にてビットデータをサンプリングし、上りフレームUL1,UL2に含まれる上りデータを再生する。通信IC28は、再生した上りデータを後段のメインCPU30に送る。   The communication IC 28 determines the transmission rate of the received signal using the idle pattern of the first 5 bytes, samples the bit data at the determined transmission rate, and reproduces the upstream data included in the upstream frames UL1 and UL2. The communication IC 28 sends the reproduced upstream data to the main CPU 30 at the subsequent stage.

第2受光系27は、図12の左側から順に、測定用の変換素子36、増幅器37及びピークホールド回路38を有する。
通信用の変換素子36は、上りフレームUL1,UL2の受光面内の入力位置に応じた電気信号を信号する位置検出素子(Position Sensitive Detector:以下、「PSD」ともいう。)よりなる。なお、PSD36を用いたアップリンク位置の測定原理(図13)ついては後述する。
The second light receiving system 27 includes a conversion element 36 for measurement, an amplifier 37, and a peak hold circuit 38 in order from the left side of FIG.
The communication conversion element 36 includes a position detection element (hereinafter also referred to as “PSD”) that outputs an electrical signal corresponding to the input position in the light receiving surface of the upstream frames UL1 and UL2. Note that the principle of measuring the uplink position using the PSD 36 (FIG. 13) will be described later.

本実施形態のPSD36は、2次元PSDよりなり、受光面に入射されたスポット光の2次元座標の演算に必要となる4つの電流値を出力可能である。
PSD36の4つの出力端子から出力される電流値は、その後段の増幅器37にてそれぞれ増幅される。増幅器37が増幅した電気信号は、その後段のピークホールド回路38にそれぞれ入力される。ピークホールド回路38は、増幅信号の最大振幅を所定時間だけ保持して測定データを生成し、生成した測定データを後段の位置IC29に送る。
The PSD 36 of the present embodiment is a two-dimensional PSD, and can output four current values necessary for calculating the two-dimensional coordinates of the spot light incident on the light receiving surface.
The current values output from the four output terminals of the PSD 36 are amplified by the amplifier 37 at the subsequent stage. The electric signal amplified by the amplifier 37 is input to the peak hold circuit 38 at the subsequent stage. The peak hold circuit 38 generates measurement data by holding the maximum amplitude of the amplified signal for a predetermined time, and sends the generated measurement data to the subsequent position IC 29.

位置IC29は、各ピークホールド回路38から入力された測定データ(PSD36の各出力端子の電流値)を用いてアップリンク位置を測定する。位置IC29は、その測定結果である位置データをメインCPU30に送る。
位置IC29が出力する位置データは、PSD36の受光面上の座標(x,y)又は道路側の座標(X,Y)(図13参照)のいずれに基づくものであってもよい。
The position IC 29 measures the uplink position using the measurement data (the current value of each output terminal of the PSD 36) input from each peak hold circuit 38. The position IC 29 sends position data that is the measurement result to the main CPU 30.
The position data output from the position IC 29 may be based on either coordinates (x, y) on the light receiving surface of the PSD 36 or coordinates (X, Y) on the road side (see FIG. 13).

本実施形態では、位置データは座標(x,y)に基づいている。この場合、メインCPU30にて、座標(x,y)を座標(X,Y)に変換する演算を行う必要がある。
メインCPU30は、位置IC29からの「位置データ」で表された低速フレームUL1のアップリンク位置が、第2上流端P2を表す閾値(定点位置)の下流側であったか否かにより、低速フレームUL1をダウンリンク切り替えの対象とするか否かを判定する「受信限定処理」を行う。なお、この受信制限処理の詳細(図14のフローチャート)については後述する。
In this embodiment, the position data is based on coordinates (x, y). In this case, the main CPU 30 needs to perform an operation for converting the coordinates (x, y) to the coordinates (X, Y).
The main CPU 30 determines the low-speed frame UL1 depending on whether or not the uplink position of the low-speed frame UL1 represented by the “position data” from the position IC 29 is downstream of the threshold value (fixed position) indicating the second upstream end P2. A “reception limited process” is performed to determine whether or not to perform downlink switching. Details of this reception restriction process (the flowchart in FIG. 14) will be described later.

〔アップリンク位置の測定原理〕
図13は、位置検出素子(PSD)36を用いたアップリンク位置の測定原理の説明図である。
図13に示すように、道路側の座標(X,Y)は、道路Rの路面から所定高さH(例えば、H=1.0m)の平面内の2次元座標であり、X方向は道路Rの延長方向(車両進行方向)に沿い、Y方向は道路Rの幅方向に沿っている。
[Measurement principle of uplink position]
FIG. 13 is an explanatory diagram of the principle of measuring the uplink position using the position detection element (PSD) 36.
As shown in FIG. 13, the coordinates (X, Y) on the road side are two-dimensional coordinates within a plane having a predetermined height H (for example, H = 1.0 m) from the road surface of the road R. Along the R extending direction (vehicle traveling direction), the Y direction is along the width direction of the road R.

2次元のPSD36は、その受光面のx方向が道路側のX方向に対応し、その受光面のy方向が道路側のY方向に対応するように、ビーコンヘッド8の内部に配置されている。
2次元のPSD36では、出力端子x1,x2,y1,y2の電流値を、それぞれIx1,Ix2,Iy1,Iy2とすると、受光面に入射されたスポット光の入射位置の座標(x,y)を、次の関係式によって算出することができる。
2x/Lx={(Ix2+Iy1)-(Ix1+Iy2)}/(Ix1+Ix2+Iy1+Iy2)
2y/Ly={(Ix2+Iy2)-(Ix1+Iy1)}/(Ix1+Ix2+Iy1+Iy2)
The two-dimensional PSD 36 is arranged inside the beacon head 8 so that the x direction of the light receiving surface corresponds to the X direction on the road side and the y direction of the light receiving surface corresponds to the Y direction on the road side. .
In the two-dimensional PSD 36, assuming that the current values of the output terminals x1, x2, y1, and y2 are Ix1, Ix2, Iy1, and Iy2, respectively, the coordinates (x, y) of the incident position of the spot light incident on the light receiving surface are obtained. And can be calculated by the following relational expression.
2x / Lx = {(Ix2 + Iy1)-(Ix1 + Iy2)} / (Ix1 + Ix2 + Iy1 + Iy2)
2y / Ly = {(Ix2 + Iy2)-(Ix1 + Iy1)} / (Ix1 + Ix2 + Iy1 + Iy2)

なお、上記関係式において、Lxは受光面のx方向の長さであり、Lyは受光面のy方向の長さである。
そこで、位置IC29は、光受信部24のピークホールド回路38から得られた測定データIx1,Ix2,Iy1,Iy2の値が所定の閾値を超えると、それらの値に上記関係式に代入して、スポット光の入射位置の座標(x,y)の値を算出する。本実施形態では、この座標値が位置データである。
In the above relational expression, Lx is the length of the light receiving surface in the x direction, and Ly is the length of the light receiving surface in the y direction.
Therefore, when the value of the measurement data Ix1, Ix2, Iy1, Iy2 obtained from the peak hold circuit 38 of the optical receiver 24 exceeds a predetermined threshold, the position IC 29 substitutes these values into the above relational expression, The value of the coordinate (x, y) of the incident position of the spot light is calculated. In the present embodiment, this coordinate value is position data.

一方、図13に示すように、アップリンク領域UA内の任意の位置(X,Y)でビーコンヘッド8に向けて送出された光信号は、レンズで集光されて、PSD36の受光面内のいずれかの1つの位置(x,y)にスポット光となって入射される。
従って、アップリンク領域UAで送信される上りの光信号(アップリンク光)の入射位置(x,y)は、道路側の送信位置(X,Y)と1対1で対応しており、入射位置(x,y)の値が判明すれば、幾何学的な線形関係に基づく座標変換により、光信号の送信位置(X,Y)(アップリンク位置の道路側の座標値)を求めることができる。
On the other hand, as shown in FIG. 13, the optical signal transmitted toward the beacon head 8 at an arbitrary position (X, Y) in the uplink area UA is condensed by the lens and is within the light receiving surface of the PSD 36. Spot light is incident on any one position (x, y).
Therefore, the incident position (x, y) of the upstream optical signal (uplink light) transmitted in the uplink area UA has a one-to-one correspondence with the transmission position (X, Y) on the road side. If the value of the position (x, y) is found, the transmission position (X, Y) of the optical signal (the coordinate value on the road side of the uplink position) can be obtained by coordinate conversion based on a geometric linear relationship. it can.

そこで、メインCPU30は、位置ICから位置データを取得すると、その位置データの座標(x,y)の値を上記座標変換によって道路側の座標(X,Y)の値に変換し、アップリンク位置を求める。
なお、位置IC29にて道路側の座標(X,Y)を求める場合には、上記の座標変換についても位置IC29が行う。この場合、位置IC29が出力する位置データは、道路側の座標(X,Y)に基づく値となる。
Therefore, when the main CPU 30 acquires the position data from the position IC, the main CPU 30 converts the value of the coordinate (x, y) of the position data into the value of the coordinate (X, Y) on the road side by the above coordinate conversion, and the uplink position. Ask for.
When obtaining the road side coordinates (X, Y) at the position IC29, the position IC29 also performs the coordinate conversion described above. In this case, the position data output from the position IC 29 is a value based on the coordinates (X, Y) on the road side.

〔メインCPUによる受信限定処理〕
図14は、メインCPU30による受信制限処理の一例を示すフローチャートである。
図14に示すように、メインCPU30は、通信IC28から上りデータを取得したか否かを常に判定しており(ステップST11)、上りデータを取得した場合は、更に、位置IC29から位置データを取得したか否かを判定する(ステップST12)。
[Reception limited processing by the main CPU]
FIG. 14 is a flowchart illustrating an example of reception restriction processing by the main CPU 30.
As shown in FIG. 14, the main CPU 30 always determines whether or not uplink data has been acquired from the communication IC 28 (step ST11), and if uplink data has been acquired, further acquires position data from the position IC 29. It is determined whether or not (step ST12).

ステップST12の判定結果が否定的である場合は、メインCPU30は、処理をステップST11の前に戻す。
ステップST12の判定結果が肯定的である場合は、メインCPU30は、取得した上りデータが高速フレームUL2か否かを判定する(ステップST13)。なお、この判定は、上りフレームの車載機種別の値が「6」でかつ情報種別の値が「4」であるか否かによって行われる。
When the determination result of step ST12 is negative, the main CPU 30 returns the process to step ST11.
If the determination result of step ST12 is affirmative, the main CPU 30 determines whether or not the acquired uplink data is the high-speed frame UL2 (step ST13). This determination is made based on whether the value of the in-vehicle device type in the uplink frame is “6” and the value of the information type is “4”.

ステップST13の判定結果が否定的である場合、つまり、上りフレームがダウンリンク切り替えの契機となる低速フレームUL1である場合は、メインCPU30は、その時点でメモリが記憶している最新の位置データの座標値(X,Y)を採用した上で(ステップST14)、その座標値(X,Y)で示される低速フレームUL1のアップリンク位置が「定点位置」よりも下流側か否かを判定する(ステップST16)。   If the determination result in step ST13 is negative, that is, if the uplink frame is the low-speed frame UL1 that triggers downlink switching, the main CPU 30 stores the latest position data stored in the memory at that time. After adopting the coordinate value (X, Y) (step ST14), it is determined whether or not the uplink position of the low-speed frame UL1 indicated by the coordinate value (X, Y) is downstream of the “fixed point position”. (Step ST16).

上記「定点位置」は、第2上流端P2(図11参照)を表す閾値として予め定義された位置である。
また、この「定点位置」は、例えば、規約上のアップリンク領域UAの上流端(ビーコン直下から6.04mの位置)から、それより更に上流側にある第2上流端P2までの範囲(両端位置を含む。)の中から選択すればよい。物理的な第1及び第2上流端P1,P2が、規約上のアップリンク領域の上流端よりも下流側に位置することはないので、かかる範囲の中から定点位置を選択すれば、受信限定処理を適切に実行できるからである。
The “fixed point position” is a position defined in advance as a threshold representing the second upstream end P2 (see FIG. 11).
Further, the “fixed point position” is, for example, a range (both ends) from the upstream end of the uplink area UA (a position 6.04 m from immediately below the beacon) to the second upstream end P2 further upstream than that. Including location). Since the physical first and second upstream ends P1 and P2 are not located downstream of the upstream end of the uplink area according to the regulations, if a fixed point position is selected from such a range, reception is limited. This is because the process can be appropriately executed.

ステップST16の判定結果が否定的である場合、つまり、低速フレームUL1のアップリンク位置が、定点位置よりも上流側か或いは同じ位置である場合には、処理がステップST11の前に戻される。
従って、この場合の低速フレームUL1は、メインCPU30での情報処理において受信されなかったことになる。
If the determination result in step ST16 is negative, that is, if the uplink position of the low-speed frame UL1 is upstream or at the same position as the fixed point position, the process returns to step ST11.
Accordingly, the low speed frame UL1 in this case is not received in the information processing in the main CPU 30.

ステップST16の判定結果が肯定的である場合、つまり、低速フレームUL1のアップリンク位置が定点位置よりも下流側である場合には、メインCPU30は、下りフレームDL2を生成する(ステップST17)。
この場合、ダウンリンク切り替えの契機となる低速フレームUL1の受信に対応するため、メインCPU30は、ダウンリンク切り替えと折り返しフレームの連続送信を行った上で、今回取得した低速フレームUL1に記されたサブシステムキー情報に対応する提供情報を下りフレームDL2に含める。
If the determination result of step ST16 is affirmative, that is, if the uplink position of the low speed frame UL1 is downstream of the fixed point position, the main CPU 30 generates the downlink frame DL2 (step ST17).
In this case, in order to respond to the reception of the low-speed frame UL1 that triggers the downlink switching, the main CPU 30 performs the downlink switching and the continuous transmission of the return frame, and then the sub-frame described in the low-speed frame UL1 acquired this time. Provided information corresponding to the system key information is included in the downlink frame DL2.

ステップST13の判定結果が肯定的である場合、つまり、上りフレームがダウンリンク切り替えの契機とならない高速フレームUL2である場合は、メインCPU30は、その時点でメモリが記憶している位置データの座標値(X,Y)を破棄した上で(ステップST15)、下りフレームDL2を生成する(ステップST17)。
この場合、ダウンリンク切り替えの契機とならない高速フレームUL2の受信に対応するため、メインCPU30は、ダウンリンク切り替えを行わずに、前回取得したサブシステムキー情報に対応する提供情報を下りフレームDL2に含める。
If the determination result in step ST13 is affirmative, that is, if the uplink frame is the high-speed frame UL2 that does not trigger downlink switching, the main CPU 30 coordinates the position data stored in the memory at that time. After discarding (X, Y) (step ST15), the downlink frame DL2 is generated (step ST17).
In this case, in order to respond to reception of the high-speed frame UL2 that does not trigger downlink switching, the main CPU 30 includes provision information corresponding to the subsystem key information acquired last time in the downlink frame DL2 without performing downlink switching. .

〔第1実施形態の効果〕
以上の通り、本実施形態の新光ビーコン4Aによれば、メインCPU30が、低速フレームUL1のアップリンク位置が定点位置(第2上流端P2を表す閾値)よりも下流側である場合に限り、当該低速フレームUL1に基づくダウンリンク切り替えを行う受信限定処理(図14)を実行する。
[Effects of First Embodiment]
As described above, according to the new light beacon 4A of the present embodiment, the main CPU 30 is concerned only when the uplink position of the low-speed frame UL1 is downstream from the fixed point position (threshold value indicating the second upstream end P2). A reception limitation process (FIG. 14) for performing downlink switching based on the low-speed frame UL1 is executed.

すなわち、新車載機2Aが不感領域Fで低速フレームUL1を送信してもダウンリンク切り替えが行われず、新車載機2Aが第2上流端P2又はそれより下流側で低速フレームUL1を送信した場合に限り、ダウンリンク切り替えが行われる。
かかる受信限定処理の実行により、低速フレームUL1を受信可能なエリアの最上流端が、「物理的」な最上流端である第1上流端P1ではなく、第2上流端P2より下流側の「論理的」な最上流端である第1上流端P1’に設定されることになる(図11参照)。
That is, when the new in-vehicle device 2A transmits the low-speed frame UL1 in the dead zone F, the downlink switching is not performed, and the new in-vehicle device 2A transmits the low-speed frame UL1 at the second upstream end P2 or downstream thereof. As long as downlink switching is performed.
By executing the reception limiting process, the uppermost stream end of the area that can receive the low-speed frame UL1 is not the first upstream end P1 that is the “physical” uppermost stream end but the “upstream” of the second upstream end P2. The first upstream end P1 ′, which is the “logical” uppermost stream end, is set (see FIG. 11).

このため、低速フレームUL1を受信可能であるが高速フレームUL2を受信不能な領域(図11の「不感領域F」)で低速フレームUL1が送信されても、メインCPU30がその低速フレームUL1を無視し、不感領域Fを過ぎた場所で送信された低速フレームUL1であった場合に限り、ダウンリンク切り替えが行われる。
従って、低速フレームUL1を受信できれば必ず高速フレームUL2も受信できるようになり、新車載機2Aが低速フレームUL1の後に送信される高速フレームUL2を、新光ビーコン4Aが適切に受信可能となる。
For this reason, even if the low-speed frame UL1 is transmitted in an area where the low-speed frame UL1 can be received but the high-speed frame UL2 cannot be received (“dead area F” in FIG. 11), the main CPU 30 ignores the low-speed frame UL1. Only when it is the low-speed frame UL1 transmitted in a place past the dead zone F, downlink switching is performed.
Therefore, if the low-speed frame UL1 can be received, the high-speed frame UL2 can also be received, and the new optical beacon 4A can appropriately receive the high-speed frame UL2 transmitted after the new in-vehicle device 2A follows the low-speed frame UL1.

また、本実施形態の新光ビーコン4Aによれば、メインCPU30が受信制限処理(図14)を実行するようにコンピュータプログラムを変更するだけで、物理的な最上流端P1を論理的な最上流端P1’に切り替える位置設定を行うことができる。
このため、第2実施形態の回路設計や第3実施形態の光学的設定によって、最上流端P1の位置設定を行う場合に比べて、比較的容易に実装できるという利点がある。
Further, according to the new light beacon 4A of the present embodiment, the physical uppermost stream end P1 is changed to the logical uppermost stream end only by changing the computer program so that the main CPU 30 executes the reception restriction process (FIG. 14). The position setting to switch to P1 ′ can be performed.
Therefore, the circuit design of the second embodiment and the optical setting of the third embodiment have an advantage that the mounting can be relatively easily performed as compared with the case where the position of the most upstream end P1 is set.

更に、本実施形態の新光ビーコン4Aによれば、低速フレームUL1の受信を契機としてダウンリンク切り替えが行われるので、新光ビーコン4Aの通信相手が新車載機2Aか旧車載機2Bかに関係なく、適切に路車間通信を行うことができる。
また、高速フレームUL2でのダウンリンク切り替えが行われないので、高速フレームUL2を受信した時もダウンリンク切り替えを行う場合に比べて、新光ビーコン4Aの処理負荷を軽減できるし、ダウンリンク切り替えの時期が遅くなって、その後にダウンリンク送信される下りフレームDL2の受信機会が減少するのを防止できる利点がある。
Furthermore, according to the new optical beacon 4A of the present embodiment, downlink switching is performed in response to reception of the low-speed frame UL1, regardless of whether the communication partner of the new optical beacon 4A is the new in-vehicle device 2A or the old in-vehicle device 2B. Road-to-vehicle communication can be performed appropriately.
In addition, since the downlink switching is not performed in the high-speed frame UL2, the processing load of the new optical beacon 4A can be reduced even when the downlink switching is performed when the high-speed frame UL2 is received, and the timing of the downlink switching There is an advantage that it is possible to prevent the reception opportunity of the downlink frame DL2 transmitted in the downlink thereafter from being reduced.

また、本実施形態の新光ビーコン4Aによれば、通信用の第1受光系26の受光素子としてPD32を採用し、測定用の第2受光系27の受光素子として、PD32とは別個の測定用の変換素子であるPSD36を採用している。
このため、後述の変形例(図15及び図16)のように、分割PD40を用いた第2受光系27の場合に比べて、位置標定の分解能を高めることができる。
Further, according to the new light beacon 4A of the present embodiment, the PD 32 is adopted as the light receiving element of the first light receiving system 26 for communication, and the measurement light separate from the PD 32 is used as the light receiving element of the second light receiving system 27 for measurement. The PSD 36, which is a conversion element, is employed.
For this reason, as in a modified example (FIGS. 15 and 16) to be described later, the position determination resolution can be increased as compared with the case of the second light receiving system 27 using the divided PD 40.

また、PSD36を用いた第2受光系27では、分割PD40を用いた第2受光系27に比べて、道路側のアップリンク領域UAとの位置合わせが容易になり、光ビーコン4の設置手間が少なくて済むという利点もある。
すなわち、分割PDよりなる受光素子では、複数のPD1〜PD4の受光面が各分割領域UA1〜UA4に正しく対応するようにビーコンヘッド8を位置合わせする必要があるので、ビーコンヘッド8の設置に手間がかかるという欠点がある。
Further, in the second light receiving system 27 using the PSD 36, the alignment with the uplink area UA on the road side becomes easier than in the second light receiving system 27 using the divided PD 40, and the installation work of the optical beacon 4 is reduced. There is also an advantage that it can be reduced.
That is, in the light receiving element composed of the divided PDs, it is necessary to align the beacon head 8 so that the light receiving surfaces of the plurality of PD1 to PD4 correspond to the divided areas UA1 to UA4. There is a disadvantage that it takes.

これに対して、PSD36では、受光面の座標(x,y)と道路側の座標(X,Y)との変換式の補正係数をコンピュータプログラムにて調整することにより、道路側との対応付けを微調整できるので、ビーコンヘッド8の位置合わせをそれほど厳密に行う必要がない。従って、かかるソフトウェア上の微調整ができない分割PDの場合に比べて、ビーコンヘッド8の設置手間を省ける。   On the other hand, in the PSD 36, the correction coefficient of the conversion equation between the coordinates (x, y) of the light receiving surface and the coordinates (X, Y) on the road side is adjusted by a computer program, thereby associating with the road side. Can be finely adjusted, so that it is not necessary to align the beacon head 8 so strictly. Therefore, it is possible to save the trouble of installing the beacon head 8 as compared with the case of the divided PD that cannot be finely adjusted on the software.

また、本実施形態の新光ビーコン4Aによれば、光受信部11が、第1受光系26と第2受光系27とで別個の変換素子32,36を使用しているので、例えばPSD36のように、高速帯域の追従性が比較的悪い変換素子を第2受光系27に採用しても、第1受光系26が出力する電気信号の品質に影響が及ばない。
従って、アップリンク位置を測定可能な光ビーコン4を構成する場合において、上りフレームUL2の高速化に適切に対応することができ、アップリンク方向の受信性能に優れた新光ビーコン4Aが得られる。
Further, according to the new light beacon 4A of the present embodiment, the light receiving unit 11 uses separate conversion elements 32 and 36 for the first light receiving system 26 and the second light receiving system 27. In addition, even if a conversion element having relatively poor followability in the high-speed band is employed in the second light receiving system 27, the quality of the electrical signal output from the first light receiving system 26 is not affected.
Therefore, in the case of configuring the optical beacon 4 capable of measuring the uplink position, it is possible to appropriately cope with the increase in the speed of the uplink frame UL2 and to obtain a new optical beacon 4A excellent in reception performance in the uplink direction.

〔第1実施形態の変形例〕
上述の第1実施形態では、位置測定用のPSD36として2次元PSDを採用しているが、受光面のx方向が車両進行方向に沿うように配置された、1次元PSDを採用することにしてもよい。
その理由は、受信制限処理に必要な上りフレームのアップリンク位置は、車両進行方向におけるアップリンク位置であり、道路幅方向(Y方向)の位置は特に問題にならないからである。
[Modification of First Embodiment]
In the first embodiment described above, a two-dimensional PSD is adopted as the position measurement PSD 36. However, a one-dimensional PSD in which the x direction of the light receiving surface is arranged along the vehicle traveling direction is adopted. Also good.
This is because the uplink position of the uplink frame necessary for the reception restriction process is an uplink position in the vehicle traveling direction, and the position in the road width direction (Y direction) is not particularly problematic.

もっとも、2次元PSDを使用すれば、道路幅方向(Y方向)のアップリンク位置につても測定できるので、予め定めたY方向の所定範囲を逸脱する位置データについては、別の車線を走行する車両20からのアップリンク光であると判断し、当該位置データを破棄するなどの、より精度の高い運用が可能となる。
上述の第1実施形態において、PSD36を測定用のみに使用し、その出力信号を通信用の第1受光系26に入力しない理由は、次の通りである。
However, if the two-dimensional PSD is used, it is also possible to measure the uplink position in the road width direction (Y direction), so that position data that deviates from a predetermined range in the predetermined Y direction travels in another lane. It can be determined that the light is uplink light from the vehicle 20, and more accurate operations such as discarding the position data can be performed.
In the first embodiment, the reason why the PSD 36 is used only for measurement and the output signal is not input to the first light receiving system 26 for communication is as follows.

すなわち、現状では、高速(256kbps)の光信号に対して良好に追従するPSDが見あたらず、PSD36の出力信号を測定用にも使用すると、高速アップリンク受信に対応する新光ビーコン4Aを構成できないからである。
従って、高速(256kbps)の光信号に対して、立ち上がりと立ち下がりがさほど鈍らない高性能なPSDが実現すれば、PSD36の出力を第1受光系26にも使用する回路構成を採用することにより、PD32を省略することができる。
That is, at present, there is no PSD that satisfactorily follows a high-speed (256 kbps) optical signal, and if the output signal of the PSD 36 is also used for measurement, a new optical beacon 4A corresponding to high-speed uplink reception cannot be configured. It is.
Therefore, if a high-performance PSD that does not slow down the rise and fall of a high-speed (256 kbps) optical signal is realized, a circuit configuration that uses the output of the PSD 36 also for the first light receiving system 26 is adopted. , PD32 can be omitted.

なお、上述の第1実施形態において、第2上流端は、高速フレームUL2を実際に受信可能な「物理的」な最上流端P2(図11参照)だけでなく、高速フレームUL2のアップリンク位置の標定結果に基づく「論理的」な最上流端P2’であってもよい。   In the first embodiment described above, the second upstream end is not only the “physical” most upstream end P2 (see FIG. 11) that can actually receive the high-speed frame UL2, but also the uplink position of the high-speed frame UL2. It may be the “logical” uppermost stream end P2 ′ based on the orientation result.

〔第1実施形態の他の変形例〕
図15は、第1実施形態の変形例に係る新光ビーコン4Aの回路構成図である。
図15の変形例が図12の第1実施形態と異なる主な相違点は、測定用の変換素子として、PSD36の代わりに分割PD40を採用している点にある。
以下、第1実施形態と実質的に同じ機能部については、図15に同じ参照符号を付して詳細な説明を省略し、第1実施形態との相違点を重点的に説明する。
[Other Modifications of First Embodiment]
FIG. 15 is a circuit configuration diagram of a new optical beacon 4A according to a modification of the first embodiment.
The main difference between the modification of FIG. 15 and the first embodiment of FIG. 12 is that a divided PD 40 is employed instead of the PSD 36 as a conversion element for measurement.
Hereinafter, the functional units substantially the same as those in the first embodiment will be denoted by the same reference numerals in FIG. 15, and detailed description thereof will be omitted, and differences from the first embodiment will be mainly described.

図15に示すように、第2受光系27の分割PD40は、4つのPD1〜PD4を幅方向に接合することにより面一な受光面が構成されている。
各PD1〜PD4の出力端子はそれぞれ後段の増幅器37に接続され、各PD1〜PD4が光電変換した電気信号は、増幅器37で増幅されてピークホールド回路38に入力される。ピークホールド回路38は、増幅信号の最大振幅を所定時間だけ保持して測定データを生成し、生成した測定データを後段の位置IC29に送る。
As shown in FIG. 15, the divided PD 40 of the second light receiving system 27 has a uniform light receiving surface by joining four PD1 to PD4 in the width direction.
The output terminals of the PD1 to PD4 are connected to the subsequent amplifier 37, and the electric signals photoelectrically converted by the PD1 to PD4 are amplified by the amplifier 37 and input to the peak hold circuit 38. The peak hold circuit 38 generates measurement data by holding the maximum amplitude of the amplified signal for a predetermined time, and sends the generated measurement data to the subsequent position IC 29.

位置IC29は、各ピークホールド回路38から入力された測定データ(各PD1〜PD4の出力端子の電圧値)を用いてアップリンク位置を測定する。位置IC29は、その測定結果である位置データをメインCPU30に送る。
なお、分割PD40を構成するPD1〜PD4の出力端子の電圧値(測定データ)からアップリンク位置を測定する場合の測定原理(図16)については後述する。
The position IC 29 measures the uplink position using the measurement data (voltage values at the output terminals of the PD1 to PD4) input from the peak hold circuits 38. The position IC 29 sends position data that is the measurement result to the main CPU 30.
In addition, the measurement principle (FIG. 16) in the case of measuring an uplink position from the voltage value (measurement data) of the output terminal of PD1-PD4 which comprises division | segmentation PD40 is mentioned later.

図15に示すように、第1受光系26は加算器41を有する。各増幅器37の出力端子加算器41に接続され、加算器41の出力端子は後段のフィルタ34に接続されている。
すなわち、受光素子がPDの場合は、比較的高速(本実施形態では、256kpbs)の光信号に対しても、良好な立ち上がりと立ち下がりとなる追従性能を有する。そこで、本実施形態では、PD1〜PD4の増幅信号を加算した加算信号を、第1受光系26のフィルタ34に送る回路構成を採用し、分割PD40を通信用の変換素子としても共用するようにしている。
As shown in FIG. 15, the first light receiving system 26 has an adder 41. Each amplifier 37 is connected to an output terminal adder 41, and the output terminal of the adder 41 is connected to a subsequent filter 34.
That is, in the case where the light receiving element is a PD, it has a follow-up performance with good rise and fall even for a relatively high speed optical signal (256 kpbs in this embodiment). Therefore, in the present embodiment, a circuit configuration is employed in which the sum signal obtained by adding the amplified signals of PD1 to PD4 is sent to the filter 34 of the first light receiving system 26, and the divided PD 40 is also used as a communication conversion element. ing.

このように、分割PDよりなる変換素子40を採用すれば、第1受光系26と第2受光系27とで用いる受光素子を1種類の変換素子40で共用できる。
このため、第1及び第2受光系26,27について異なる変換素子32,36を採用する第1実施形態(図12)の場合に比べて、回路規模をコンパクト化することができ、実装基板をサイズダウンできるという利点がある。
As described above, when the conversion element 40 including the divided PD is employed, the light receiving elements used in the first light receiving system 26 and the second light receiving system 27 can be shared by one type of conversion element 40.
For this reason, compared with the case of 1st Embodiment (FIG. 12) which employ | adopts different conversion elements 32 and 36 about the 1st and 2nd light-receiving systems 26 and 27, a circuit scale can be reduced and a mounting board | substrate can be reduced. There is an advantage that the size can be reduced.

なお、第1受光系26におけるフィルタ34及びコンパレータ35の機能と、ビーコン制御機7の通信IC28の機能は、図12の第1実施形態の場合と同様であるから、その詳細な説明を省略する。
また、ビーコン制御機7のメインCPU30が行う判定処理についても、図14の第1実施形態の場合と同様であるから、その詳細な説明を省略する。
The functions of the filter 34 and the comparator 35 in the first light receiving system 26 and the function of the communication IC 28 of the beacon controller 7 are the same as those in the first embodiment of FIG. .
The determination process performed by the main CPU 30 of the beacon controller 7 is also the same as that in the first embodiment in FIG.

〔アップリンク位置の測定原理〕
図16は、分割PDを用いたアップリンク位置の測定原理の説明図である。
図16に示すように、道路側の分割領域UA1〜UA4は、道路Rの路面から所定高さH(例えば、H=1.0m)の平面を車両進行方向に沿ってほぼ等分した領域であり、分割PD40を構成するPD1〜PD4は、その受光領域が分割領域UA1〜UA4とほぼ対応するように、ビーコンヘッド8の内部に配置されている。
[Measurement principle of uplink position]
FIG. 16 is an explanatory diagram of the measurement principle of the uplink position using the divided PD.
As shown in FIG. 16, the road-side divided areas UA1 to UA4 are areas obtained by dividing a plane having a predetermined height H (for example, H = 1.0 m) from the road surface of the road R substantially equally along the vehicle traveling direction. Yes, PD1 to PD4 constituting the divided PD 40 are arranged inside the beacon head 8 so that the light receiving areas thereof substantially correspond to the divided areas UA1 to UA4.

このため、例えば図16に示すように、分割PD40に入射されたスポット光がPD1の受光面にて検出された場合には、そのスポット光の送信位置は、アップリンク領域UAの分割領域UA1であったことが判明する。
同様に、スポット光の照射位置がPD2,PD3又はPD4であれば、その送信位置が分割領域UA2,UA3又はUA4であったことが判明する。
Therefore, for example, as shown in FIG. 16, when spot light incident on the divided PD 40 is detected on the light receiving surface of the PD 1, the spot light transmission position is the divided area UA1 of the uplink area UA. It turns out that there was.
Similarly, if the irradiation position of the spot light is PD2, PD3 or PD4, it is found that the transmission position is the divided area UA2, UA3 or UA4.

そこで、位置IC29は、光受信部24のピークホールド回路38から得られた測定データV1,V2,V3,V4の値が所定の閾値を超えると、それらの電圧値がどのPDi(i=1〜4)で生じたかを判定し、判定されたPDiに対応する分割領域UAiの基準位置を光信号のアップリンク位置とする。
従って、本実施形態では、各々の分割領域UAiの代表点として予め定められた基準位置が、位置IC29から出力される位置データとなる。
Therefore, when the value of the measurement data V1, V2, V3, V4 obtained from the peak hold circuit 38 of the optical receiver 24 exceeds a predetermined threshold, the position IC 29 determines which PDi (i = 1 to 1) In step 4), it is determined whether or not it has occurred, and the reference position of the divided area UAi corresponding to the determined PDi is set as the uplink position of the optical signal.
Therefore, in the present embodiment, a reference position predetermined as a representative point of each divided area UAi is position data output from the position IC 29.

なお、本出願と同じ発明者による特開2012−84072号に示すように、PD1〜PD4のうちの隣接するもの同士の電圧値の比率に対応する、更に細かい分割領域を予め設定しておけば、分割PD40の分割数(本実施形態では、4つ)を超えた車両進行方向の領域数にて、光信号のアップリンク位置を特定することができる。   In addition, as shown in JP 2012-84072 A by the same inventor as the present application, if a finer divided region corresponding to the voltage value ratio between adjacent ones of PD1 to PD4 is set in advance. The uplink position of the optical signal can be specified by the number of regions in the vehicle traveling direction that exceeds the number of divisions of the division PD 40 (four in this embodiment).

〔第2実施形態〕
第2実施形態の新光ビーコン4Aでは、メインCPU30の情報処理にて見かけの第1上流端P1’を設定するのではなく、光受信部11の受信回路を構成する回路素子に対する定数を設定する回路設計により、「物理的」な最上流端である第2上流端P2が「物理的」な最上流端である第1下流端P1よりも上流側となるように、それらの上流端P1,P2の位置設定を行うようにしている。
[Second Embodiment]
In the new optical beacon 4A of the second embodiment, a circuit for setting constants for circuit elements constituting the receiving circuit of the optical receiving unit 11 instead of setting the apparent first upstream end P1 ′ in the information processing of the main CPU 30. By design, the upstream ends P1, P2 of the second upstream end P2, which is the “physical” uppermost end, are upstream of the first downstream end P1, which is the “physical” uppermost end. The position is set.

図17(a)は、第2実施形態の新光ビーコン4Aに用いるフィルタ34の回路構成例を示す図であり、図17(b)は、フィルタ34の周波数特性を示すグラフである。
なお、第2実施形態の新光ビーコン4Aにおいても、アップリンク位置を測定するタイプである図12や図15と同様の回路構成を採用できる。もっとも、第2実施形態では、回路素子の定数設定によって上流端P1,P2の位置設定を行うことから、必ずしもアップリンク位置を測定する必要はない。このため、通信用である第1受光系26のみを有する回路構成の光受信部11であってもよい。
FIG. 17A is a diagram illustrating a circuit configuration example of the filter 34 used in the new optical beacon 4A of the second embodiment, and FIG. 17B is a graph illustrating the frequency characteristics of the filter 34.
In addition, also in the new optical beacon 4A of 2nd Embodiment, the circuit structure similar to FIG.12 and FIG.15 which are the types which measure an uplink position is employable. However, in the second embodiment, the positions of the upstream ends P1 and P2 are set by setting the constants of the circuit elements, so it is not always necessary to measure the uplink position. For this reason, the optical receiver 11 having a circuit configuration having only the first light receiving system 26 for communication may be used.

本実施形態のフィルタ34は、増幅器33が出力する増幅信号から下りフレームDL1,DL2の帯域の信号成分を除去する機能を有し、図17(a)に示すように、第1コイルL1と第1コンデンサC1とから構成された第1トラップ回路43と、第2コイルL2と第2コンデンサC2とから構成された第2トラップ回路44とを含む。
第1及び第2トラップ回路43,44は、それぞれ並列LC回路を構成している。
The filter 34 of this embodiment has a function of removing signal components in the bands of the downlink frames DL1 and DL2 from the amplified signal output from the amplifier 33. As shown in FIG. The first trap circuit 43 is composed of one capacitor C1, and the second trap circuit 44 is composed of a second coil L2 and a second capacitor C2.
The first and second trap circuits 43 and 44 constitute a parallel LC circuit, respectively.

第1トラップ回路43は、一端が増幅器33に接続されるとともに、他端が第2トラップ回路44に接続されている。第2トラップ回路44は、一端が第1トラップ回路43に接続されるとともに、他端がコンパレータ35に接続されている。従って、第1トラップ回路43及び第2トラップ回路44は、それぞれ互いに直列に接続されている。   The first trap circuit 43 has one end connected to the amplifier 33 and the other end connected to the second trap circuit 44. The second trap circuit 44 has one end connected to the first trap circuit 43 and the other end connected to the comparator 35. Accordingly, the first trap circuit 43 and the second trap circuit 44 are connected to each other in series.

フィルタ34は、一端が第1トラップ回路43の前段に接続され他端が接地された第3コンデンサC3と、一端が両トラップ回路43,44の接続部に接続され他端が接地された第4コンデンサC4と、一端が第2トラップ回路44の後段に接続され他端が接地された第5コンデンサC5とを更に備えている。   The filter 34 has a third capacitor C3 having one end connected to the previous stage of the first trap circuit 43 and the other end grounded, and a fourth capacitor whose one end is connected to the connecting portion of both the trap circuits 43 and 44 and whose other end is grounded. It further includes a capacitor C4 and a fifth capacitor C5 having one end connected to the subsequent stage of the second trap circuit 44 and the other end grounded.

これらの第3〜第5コンデンサC3〜C5と両コイルL1,L2とは、5次のバタワース型のローパスフィルタを構成している。
すなわち、本実施形態のフィルタ34は、第3〜第5コンデンサC3〜C5と、両コイルL1,L2とによって構成されたローパスフィルタ回路45を更に有する回路構成となっている。つまり、フィルタ34は、コイルL1,L2を兼用した状態となるように重畳された、ローパスフィルタ回路45と両トラップ回路43,44とを備えている。
The third to fifth capacitors C3 to C5 and the coils L1 and L2 constitute a fifth-order Butterworth low-pass filter.
That is, the filter 34 of the present embodiment has a circuit configuration further including a low-pass filter circuit 45 configured by the third to fifth capacitors C3 to C5 and both the coils L1 and L2. That is, the filter 34 includes a low-pass filter circuit 45 and both trap circuits 43 and 44 that are superposed so as to serve as the coils L1 and L2.

上記回路構成のフィルタ34によれば、コイルL1,L2のインダクタンスとコンデンサC1〜C5のキャパシタンスを適当な値に設定することにより、例えば図17(b)に示す周波数特性を示すアナログフィルタを構成できる。
図17(b)の周波数特性では、約600kHzの部分と、約1.1MHzの部分において利得が極小であり、約500kHz付近で急激な利得の低下が見られ、500kHzより高い周波数帯域では利得が低い値で現れ、電力が遮断されている。
According to the filter 34 having the above circuit configuration, for example, an analog filter having frequency characteristics shown in FIG. 17B can be configured by setting the inductances of the coils L1 and L2 and the capacitances of the capacitors C1 to C5 to appropriate values. .
In the frequency characteristic of FIG. 17B, the gain is extremely small in the portion of about 600 kHz and the portion of about 1.1 MHz, and a sharp decrease in gain is seen in the vicinity of about 500 kHz, and the gain is higher in the frequency band higher than 500 kHz. It appears at a low value and the power is cut off.

また、図17(b)の周波数特性では、低速フレームUL1の伝送速度である64kbpsでの利得が、高速フレームUL2の伝送速度である256kbpsでの利得よりも小さくなっている。
このため、低速フレームUL1の方が高速フレームUL2よりもフィルタ34に対する透過性がやや落ち、その結果、低速フレームUL1の受信性能の方が高速フレームUL2の受信性能よりも若干悪くなる。
In the frequency characteristics of FIG. 17B, the gain at 64 kbps, which is the transmission rate of the low-speed frame UL1, is smaller than the gain at 256 kbps, which is the transmission rate of the high-speed frame UL2.
For this reason, the low-speed frame UL1 is slightly less transparent to the filter 34 than the high-speed frame UL2, and as a result, the reception performance of the low-speed frame UL1 is slightly worse than the reception performance of the high-speed frame UL2.

この伝送速度の差による受信性能の差は、そのまま、低速フレームUL1と高速フレームUL2を受信可能なエリアの差となって表れる。
従って、図17(b)の周波数特性を有する図17(a)のフィルタ34を採用すれば、図11に示すP1とP2の位置関係が逆転し、高速フレームUL2を実際に受信可能なエリアRA2の最上流端である第2上流端P2が、低速フレームUL1を実際に受信可能なエリアR1の最上流端である第1上流端P1よりも上流側になる。
The difference in reception performance due to the difference in transmission speed appears as a difference between areas where the low speed frame UL1 and the high speed frame UL2 can be received.
Therefore, if the filter 34 of FIG. 17A having the frequency characteristics of FIG. 17B is employed, the positional relationship between P1 and P2 shown in FIG. 11 is reversed, and the area RA2 in which the high-speed frame UL2 can be actually received. The second upstream end P2 that is the most upstream end of the upstream side is upstream of the first upstream end P1 that is the most upstream end of the area R1 in which the low-speed frame UL1 can actually be received.

このように、第2実施形態の新光ビーコン4Aによれば、光受信部11の受信回路を構成する回路素子の定数を適切に設定することにより、「物理的」な最上流端である第2上流端P1が「物理的」な最上流端である第1上流端P1よりも上流側(或いは、実質的に同じ位置でもよい。)に設定されているので、低速フレームUL1は受信できるが高速フレームUL2を受信できない不感領域Fが生じない。   As described above, according to the new optical beacon 4A of the second embodiment, by appropriately setting the constants of the circuit elements constituting the receiving circuit of the optical receiving unit 11, the second “physical” most upstream end is set. Since the upstream end P1 is set upstream (or substantially at the same position) from the first upstream end P1, which is the “physical” uppermost stream end, the low speed frame UL1 can be received but the high speed is high. A dead area F in which the frame UL2 cannot be received does not occur.

従って、不感領域Fにて低速フレームUL1が送信されることによって、後続の高速フレームUL2が受信できなくなるのを未然に防止でき、低速フレームUL1の後に送信される高速フレームUL2を適切に受信できる、アップリンク方向でマルチレート対応の新光ビーコン4Aが得られることになる。   Therefore, by transmitting the low-speed frame UL1 in the insensitive area F, it is possible to prevent the subsequent high-speed frame UL2 from becoming unreceivable, and it is possible to appropriately receive the high-speed frame UL2 transmitted after the low-speed frame UL1. The new optical beacon 4A corresponding to the multi-rate in the uplink direction is obtained.

また、第2実施形態の新光ビーコン4Aによれば、フィルタ34などを構成する回路素子の定数を定める回路設計をするにはある程度の手間がかかるものの、アップリンク位置を測定しないために測定用の第2受光系27を搭載しないタイプ(例えば、図12の回路構成において、光受信部11を第1受光系26のみから構成するタイプ)を採用する場合には、低速用と高速用の2つの受信系26A,26Bを必要とする後述の第3実施形態(図19及び図20)の場合に比べて、回路規模が小さくて済むという利点もある。   In addition, according to the new optical beacon 4A of the second embodiment, although it takes a certain amount of time to design a circuit for determining the constants of the circuit elements constituting the filter 34, etc., it does not measure the uplink position. When adopting a type that does not include the second light receiving system 27 (for example, in the circuit configuration of FIG. 12, a type in which the light receiving unit 11 is configured only from the first light receiving system 26), two types for low speed and high speed are used. Compared to the case of a third embodiment (FIGS. 19 and 20) described later that requires the receiving systems 26A and 26B, there is an advantage that the circuit scale can be reduced.

図18は、第2実施形態に係る新光ビーコン4Aに用いる増幅器33の周波数特性の一例を示すグラフである。
図17に示すフィルタ34の代わりに、図18に示す周波数特性の増幅器33を採用することにしても、上記と同様の作用効果が得られる。すなわち、図18に実線で示すように、マルチレート対応の増幅器33では、低速域(64kbps)から高速域(256kpbs)を含む周波数帯域でほぼ同じ利得が得られるように、アンプを構成する回路素子の定数を設定するのが通常である。
FIG. 18 is a graph showing an example of frequency characteristics of the amplifier 33 used in the new optical beacon 4A according to the second embodiment.
Even if the amplifier 33 having the frequency characteristics shown in FIG. 18 is employed instead of the filter 34 shown in FIG. 17, the same effect as described above can be obtained. That is, as shown by a solid line in FIG. 18, in the multi-rate compatible amplifier 33, circuit elements that constitute the amplifier so that substantially the same gain can be obtained in a frequency band including a low speed range (64 kbps) to a high speed range (256 kbps). It is normal to set a constant of.

この点、本実施形態の増幅器33では、仮想線に示すように、低速域(64kbps)での利得が高速域(256kpbs)での利得よりも小さくなるように、アンプを構成する回路素子の定数が設定されている。
従って、この場合も、コンパレータ35に入力される電気信号に関して、低速フレームUL1の受信性能の方が高速フレームUL2の受信性能よりも若干悪くなるので、低速フレームUL1のエリアAR1を高速フレームUL2のエリアAR2よりも狭めることができる。
In this regard, in the amplifier 33 according to the present embodiment, as indicated by a virtual line, the constants of circuit elements constituting the amplifier are set such that the gain in the low speed region (64 kbps) is smaller than the gain in the high speed region (256 kbps). Is set.
Therefore, also in this case, regarding the electric signal input to the comparator 35, the reception performance of the low-speed frame UL1 is slightly worse than the reception performance of the high-speed frame UL2, so the area AR1 of the low-speed frame UL1 is changed to the area of the high-speed frame UL2. It can be narrower than AR2.

なお、第2実施形態の特徴は、低速フレームUL1よりも高速フレームUL2の方がコンパレータ35における電気信号の利得を大きくする点にあるので、フィルタ34及び増幅器33のうちのいずれか一方を構成する回路素子の定数を設定するだけでなく、それらの双方の回路素子の定数を適切に設定することにより、コンパレータ35における利得に差を付けることにしてもよい。   The feature of the second embodiment is that the high-speed frame UL2 increases the gain of the electric signal in the comparator 35 compared to the low-speed frame UL1, and thus constitutes one of the filter 34 and the amplifier 33. In addition to setting the constants of the circuit elements, the gain of the comparator 35 may be differentiated by appropriately setting the constants of both circuit elements.

〔第3実施形態〕
第3実施形態の新光ビーコン4Aでは、メインCPU30の情報処理にて見かけの第1上流端P1’を設定するのではなく、光受信部11に設けた2系統の受信系26A,26Bに対する光学的設定を行うことにより、「物理的」な最上流端である第2上流端P2が「物理的」な最上流端である第1下流端P1よりも上流側となるように、それらの上流端P1,P2の位置設定を行うようにしている。
[Third Embodiment]
In the new optical beacon 4A of the third embodiment, the apparent first upstream end P1 ′ is not set in the information processing of the main CPU 30, but the optical system for the two systems of receiving systems 26A and 26B provided in the optical receiving unit 11 is used. By performing the setting, the second upstream end P2 that is the “physical” uppermost stream end is located upstream from the first downstream end P1 that is the “physical” uppermost stream end. The positions of P1 and P2 are set.

図19は、第3実施形態に係る新光ビーコン4Aの回路構成図である。
図19に示すように、本実施形態の新光ビーコン4Aでは、光受信部11が、低速フレームUL1を受信するための低速用受信系26Aと、高速フレームUL2を受信するための高速用受信系26Bとを備えており、光受信部11の受信系26A,26Bが低速用と高速用の2系統になっている。
FIG. 19 is a circuit configuration diagram of the new optical beacon 4A according to the third embodiment.
As shown in FIG. 19, in the new optical beacon 4A of the present embodiment, the optical receiver 11 receives the low speed reception system 26A for receiving the low speed frame UL1, and the high speed reception system 26B for receiving the high speed frame UL2. The receiving systems 26A and 26B of the optical receiving unit 11 are two systems for low speed and high speed.

両受信系26A,26Bのうち、低速用受信系26Aは、図19の左側から順に、レンズ31A、PDよりなる変換素子32A、増幅器33A、フィルタ34A及びコンパレータ35Aを有する。
増幅器33Aは、低速帯域(本実施形態では、64kbps)で動作する低速用増幅回路よりなり、フィルタ34Aは、低速帯域の成分を抽出できるフィルタ回路よりなり、コンパレータ35Aは、低速信号と閾値との比較が可能な低速用コンパレータよりなる。
Of the two receiving systems 26A and 26B, the low-speed receiving system 26A includes a lens 31A, a conversion element 32A composed of a PD, an amplifier 33A, a filter 34A, and a comparator 35A in order from the left side of FIG.
The amplifier 33A includes a low-speed amplifier circuit that operates in a low-speed band (in this embodiment, 64 kbps), the filter 34A includes a filter circuit that can extract a low-speed band component, and the comparator 35A includes a low-speed signal and a threshold value. It consists of a low-speed comparator that can be compared.

高速用受信系26Bは、図19の左側から順に、レンズ31B、PDよりなる変換素子32B、増幅器33B、フィルタ34B及びコンパレータ35Bを有する。
増幅器33Bは、高速帯域(本実施形態では、256kbps)で動作する高速用増幅回路よりなり、フィルタ34Bは、高速帯域の成分を抽出できるフィルタ回路よりなり、コンパレータ35Bは、高速信号と閾値との比較が可能な高速用コンパレータよりなる。
The high-speed receiving system 26B includes a lens 31B, a conversion element 32B composed of a PD, an amplifier 33B, a filter 34B, and a comparator 35B in order from the left side of FIG.
The amplifier 33B is composed of a high-speed amplifier circuit that operates in a high-speed band (in this embodiment, 256 kbps), the filter 34B is composed of a filter circuit that can extract a component in the high-speed band, and the comparator 35B It consists of a high-speed comparator that can be compared.

図20は、両受信系26A,26Bが上りフレームUL1,UL2をそれぞれ受信可能なエリアRA1,RA2を示す側面図である。
図20に示すように、低速用のレンズ31Aは、PD32Aの受光面に対向した状態でビーコンヘッド8に取り付けられ、同様に、高速用のレンズ31Bは、PD32Bの受光面に対向した状態でビーコンヘッド8に取り付けられている。
FIG. 20 is a side view showing areas RA1 and RA2 in which both receiving systems 26A and 26B can receive uplink frames UL1 and UL2, respectively.
As shown in FIG. 20, the low-speed lens 31A is attached to the beacon head 8 in a state of facing the light receiving surface of the PD 32A, and similarly, the high speed lens 31B is a beacon in the state of facing the light receiving surface of the PD 32B. It is attached to the head 8.

各レンズ31A,31Bは、それらの光軸方向がいずれも斜め下方に向くように、各レンズ31A,31Bがビーコンヘッド8に取り付けられており、それらの光軸方向を互いに非平行にセットしたり、焦点距離が異なるレンズ31A,31Bを採用したりすることにより、エリアRA1の上流側斜辺の傾斜角度がエリアRA2の上流側斜辺の傾斜角度よりも大きくなっている。   The lenses 31A and 31B are attached to the beacon head 8 so that their optical axis directions are obliquely downward, and their optical axis directions are set non-parallel to each other. By employing lenses 31A and 31B having different focal lengths, the inclination angle of the upstream oblique side of area RA1 is larger than the inclination angle of the upstream oblique side of area RA2.

このため、高速用受信系26BのエリアRA2の最上流端P2が、低速用受光系26AのエリアのRA1の最上流端P1よりも上流側となるように、各受信系26A,26Bのレンズ31A,31Bに対する光学的設定が行われている。
なお、エリアRA2の最上流端P2は、必ずしもエリアRA1の最上流端P1の上流側でなくてもよく、その最上流端P1と実質的に同じ位置となるように、光学的設定を行うことにしてもよい。もっとも、エリアRA1,RA2の下流端を一致させる必要はない。
Therefore, the lenses 31A of the receiving systems 26A and 26B are arranged so that the most upstream end P2 of the area RA2 of the high speed receiving system 26B is upstream of the most upstream end P1 of the RA1 of the area of the low speed receiving system 26A. , 31B is optically set.
It should be noted that the uppermost stream end P2 of the area RA2 does not necessarily have to be upstream of the uppermost stream end P1 of the area RA1, and the optical setting is performed so as to be substantially the same position as the uppermost stream end P1. It may be. However, it is not necessary to match the downstream ends of the areas RA1 and RA2.

このように、第3実施形態の新光ビーコン4Aによれば、低速用受信系26Aと高速用受信系26Bに対して上記の光学的設定を行うことにより、「物理的」な最上流端である第2上流端P2が「物理的」な最上流端である第1上流端P1よりも上流側(或いは、実質的に同じ位置でもよい。)に設定されているので、低速フレームUL1は受信できるが高速フレームUL2を受信できない不感領域Fが生じない。   As described above, according to the new optical beacon 4A of the third embodiment, the above-described optical setting is performed on the low-speed reception system 26A and the high-speed reception system 26B, thereby providing a “physical” uppermost end. Since the second upstream end P2 is set upstream (or substantially at the same position) from the first upstream end P1, which is the “physical” uppermost stream end, the low-speed frame UL1 can be received. Does not generate the dead zone F in which the high-speed frame UL2 cannot be received.

従って、不感領域Fにて低速フレームUL1が送信されることによって、後続の高速フレームUL2が受信できなくなるのを未然に防止でき、低速フレームUL1の後に送信される高速フレームUL2を適切に受信できる、アップリンク方向でマルチレート対応の新光ビーコン4Aが得られることになる。   Therefore, by transmitting the low-speed frame UL1 in the insensitive area F, it is possible to prevent the subsequent high-speed frame UL2 from becoming unreceivable, and it is possible to appropriately receive the high-speed frame UL2 transmitted after the low-speed frame UL1. The new optical beacon 4A corresponding to the multi-rate in the uplink direction is obtained.

また、第3実施形態の新光ビーコン4Aによれば、両受信系26A,26Bのレンズ31A,32Bの受光方向を定める光学的設定により、各々のエリアRA1,RA2の上流端P1,P2の位置設定を行うので、第1実施形態の受信制限処理による位置設定や、第2実施形態の回路設計による位置設定の場合に比べて、当該位置設定をより確実に行うことができる。   Further, according to the new optical beacon 4A of the third embodiment, the position setting of the upstream ends P1 and P2 of the respective areas RA1 and RA2 is performed by optical setting that determines the light receiving directions of the lenses 31A and 32B of both receiving systems 26A and 26B. Therefore, the position setting can be performed more reliably than the position setting by the reception restriction process of the first embodiment and the position setting by the circuit design of the second embodiment.

〔その他の変形例〕
今回開示した実施形態(変形例を含む。)はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の権利範囲は、上述の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された構成と均等の範囲内でのすべての変更が含まれる。
[Other variations]
The embodiments (including modifications) disclosed herein are illustrative and non-restrictive in every respect. The scope of rights of the present invention is not limited to the above-described embodiments, but includes all modifications within the scope equivalent to the configurations described in the claims.

例えば、上述の実施形態では、新車載機2Aが複数の高速フレームU1〜U3を連続して送信することになっているが、フレーム間に所定時間長のインターバルを設けてバースト送信することにしてもよい。
また、本明細書において、「車載機」とは、車両20に搭載されたあと常にその状態に固定されるものを含むことは勿論、ドライバが利用したい時だけ車両20に持ち込まれ、一時的に車両20に搭載されるものも含まれる。
For example, in the above-described embodiment, the new in-vehicle device 2A continuously transmits a plurality of high-speed frames U1 to U3, but burst transmission is performed with an interval of a predetermined time length between frames. Also good.
In addition, in this specification, the “on-vehicle device” includes those that are always fixed in that state after being mounted on the vehicle 20, and are brought into the vehicle 20 only when the driver wants to use it, and temporarily. The thing mounted in the vehicle 20 is also included.

2 車載機
2A 新車載機
2B 旧車載機
4 光ビーコン
4A 新光ビーコン
4B 旧光ビーコン
7 ビーコン制御機(通信制御部)
8 ビーコンヘッド
20 車両
23 光送信部
24 光受信部
26 第1受光系(通信用の受光系)
26A 低速用受信系
26B 高速用受信系
27 第2受光系(測定用の受光系)
30 メインCPU
32 通信用の変換素子(PD)
33 増幅器
34 フィルタ
35 コンパレータ
36 測定用の変換素子(PSD)
2 Onboard unit 2A New onboard unit 2B Old onboard unit 4 Optical beacon 4A New optical beacon 4B Old optical beacon 7 Beacon controller (communication control unit)
8 Beacon head 20 Vehicle 23 Optical transmitter 24 Optical receiver 26 First light receiving system (light receiving system for communication)
26A Low-speed reception system 26B High-speed reception system 27 Second light-receiving system (light-receiving system for measurement)
30 Main CPU
32 Conversion element (PD) for communication
33 Amplifier 34 Filter 35 Comparator 36 Measurement Conversion Element (PSD)

第1上流端:低速フレームを受信可能なエリアの最上流端
第2上流端:高速フレームを受信可能なエリアの最上流端
なお、本明細書において、「実質的に同じ位置」とは、第1上流端と第2上流端の距離差が、車両の位置計測の観点から見て誤差の範囲(例えば5cm)以内と見なせる程度であることを意味する。
First upstream end: the most upstream end of the area that can receive the low-speed frame Second upstream end: the most upstream end of the area that can receive the high-speed frame In this specification, “substantially the same position” This means that the distance difference between the first upstream end and the second upstream end is such that it can be regarded as within an error range (for example, 5 cm) from the viewpoint of vehicle position measurement.

本発明は、走行中の車両の車載機と光信号による無線通信を行う光ビーコンと、この光ビーコンを備えた路車間通信システムに関する。 The present invention relates to an optical beacon that performs wireless communication using an optical signal with an in-vehicle device of a traveling vehicle, and a road-to-vehicle communication system including the optical beacon .

(7) 本発明の光ビーコンにおいて、前記光受信部が、低速フレームを受信するための低速用受信系と、高速フレームを受信するための高速用受信系とを含む場合には、前記位置設定を、次の光学的設定によって行うことにすればよい。
光学的設定:高速用受信系が高速フレームを受信可能なエリアの物理的な最上流端が、低速用受信系が低速フレームを受信可能なエリアの物理的な最上流端よりも上流側又は実質的に同じ位置となるように、両受信系の受信方向(受光方向)を定める設定
(7) In the optical beacon of the present invention, when the optical receiver includes a low-speed reception system for receiving a low-speed frame and a high-speed reception system for receiving a high-speed frame, the position setting is performed. May be performed by the following optical setting.
Optical setting: The physical uppermost end of the area where the high- speed receiving system can receive the high-speed frame is upstream or substantially higher than the physical uppermost end of the area where the low- speed receiving system can receive the low-speed frame. Setting to determine the receiving direction (light receiving direction) of both receiving systems

本発明は、走行中の車両の車載機と光信号による無線通信を行う光ビーコンに関する。 The present invention relates to an optical beacons that performs wireless communication by the in-vehicle device and an optical signal of a moving vehicle.

Claims (8)

走行中の車両の車載機と光信号による無線通信を行う光ビーコンであって、
高低2種類の伝送速度での光電気変換が可能な光受信部と、
所定の伝送速度での電気光変換が可能な光送信部と、
前記光受信部が出力する電気信号から低速フレーム又は高速フレームを再生可能な通信制御部と、を備えており、
下記に定義する第2上流端を下記に定義する第1上流端よりも上流側又は実質的に同じ位置にする位置設定が行われていることを特徴とする光ビーコン。
第1上流端:低速フレームを受信可能なエリアの物理的又は論理的な最上流端
第2上流端:高速フレームを受信可能なエリアの物理的又は論理的な最上流端
An optical beacon that performs wireless communication with an in-vehicle device of a running vehicle using an optical signal,
An optical receiver capable of photoelectric conversion at two transmission speeds, high and low;
An optical transmitter capable of electro-optical conversion at a predetermined transmission rate;
A communication control unit capable of reproducing a low-speed frame or a high-speed frame from the electrical signal output by the optical receiver, and
An optical beacon characterized in that the second upstream end defined below is positioned upstream or substantially at the same position as the first upstream end defined below.
First upstream end: Physical or logical uppermost end of area capable of receiving low-speed frames Second upstream end: Physical or logical uppermost end of area capable of receiving high-speed frames
前記光受信部は、上りの光信号を受光する受光素子と、この受光素子が出力する電気信号を増幅する増幅器と、下り帯域の増幅信号は通過させないが上り帯域の増幅信号は通過させるフィルタと、フィルタリング後の電気信号を二値化するコンパレータとを含み、
前記位置設定は、次の回路設計によって行われている請求項1に記載の光ビーコン。
回路設計:低速フレームよりも高速フレームの方がコンパレータにおける電気信号の利得が大きくなるように、光受信部に含まれる回路素子の定数を定める回路設計
The optical receiver includes a light receiving element that receives an upstream optical signal, an amplifier that amplifies an electrical signal output from the light receiving element, a filter that does not pass a downstream amplified signal but passes an upstream amplified signal, A comparator that binarizes the filtered electrical signal,
The optical beacon according to claim 1, wherein the position setting is performed by the following circuit design.
Circuit design: Circuit design that determines the constants of the circuit elements included in the optical receiver so that the gain of the electrical signal in the comparator is larger in the high-speed frame than in the low-speed frame.
前記増幅器及び前記フィルタのうちの少なくとも一方を構成する前記回路素子に対して、前記回路設計が行われている請求項2に記載の光ビーコン。   The optical beacon according to claim 2, wherein the circuit design is performed on the circuit element constituting at least one of the amplifier and the filter. 前記通信制御部は、前記光受信部が出力する電気信号から前記低速フレームのアップリンク位置を測定可能であり、
前記位置設定は、前記通信制御部による次の受信制限処理によって行われている請求項1に記載の光ビーコン。
受信制限処理:低速フレームのアップリンク位置が、前記第2上流端を表す閾値として定義された定点位置よりも下流側である場合に限り、当該低速フレームに基づくダウンリンク切り替えを行う処理
The communication control unit can measure the uplink position of the low-speed frame from the electrical signal output by the optical receiving unit,
The optical beacon according to claim 1, wherein the position setting is performed by a next reception restriction process performed by the communication control unit.
Reception restriction processing: processing for performing downlink switching based on the low-speed frame only when the uplink position of the low-speed frame is downstream of the fixed point position defined as the threshold value representing the second upstream end.
前記車載機は、当該光ビーコンとの間で行う1回の路車間通信において、低速フレームを高速フレームよりも先に送信する請求項4に記載の光ビーコン。   The optical vehicle beacon according to claim 4, wherein the in-vehicle device transmits the low speed frame before the high speed frame in one road-to-vehicle communication performed with the optical beacon. 前記定点位置は、規約上のアップリンク領域の上流端から、それより更に上流側にある第2上流端までの範囲(両端位置を含む。)の中から選択されたものである請求項4又は5に記載の光ビーコン。   5. The fixed point position is selected from a range (including both end positions) from an upstream end of an uplink region according to a rule to a second upstream end further upstream. 5. An optical beacon according to 5. 前記光受信部は、低速フレームを受信するための低速用受信系と、高速フレームを受信するための高速用受信系とを含み
前記位置設定は、次の光学的設定によって行われている請求項1に記載の光ビーコン。
光学的設定:低速用受信系が低速フレームを受信可能なエリアの物理的な最上流端が、高速用受信系が高速フレームを受信可能なエリアの物理的な最上流端よりも上流側又は実質的に同じ位置となるように、両受信系の受信方向を定める設定
The optical receiver includes a low-speed receiving system for receiving a low-speed frame and a high-speed receiving system for receiving a high-speed frame. The position setting is performed by the following optical setting. The optical beacon according to 1.
Optical setting: The physical uppermost end of the area where the low-speed receiving system can receive the low-speed frame is upstream or substantially higher than the physical uppermost end of the area where the high-speed receiving system can receive the high-speed frame. Setting to determine the receiving direction of both receiving systems
走行中の車両の車載機と、
前記車載機と光信号による無線通信を行う請求項1,2,4及び7に記載の光ビーコンと、を備えていることを特徴とする路車間通信システム。
An in-vehicle device of a running vehicle,
A road-to-vehicle communication system comprising: the optical beacon according to claim 1, 2, 4, and 7 that performs wireless communication with the in-vehicle device using an optical signal.
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