JP2014119956A - Road-vehicle optical communication device for vehicle and car navigation device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光通信路上機からダウンリンク信号を受信するのに応じてアップリンク信号を送信する車両用路車間光通信装置及びカーナビゲーション装置に関する。 The present invention relates to a vehicular road-to-vehicle optical communication device and a car navigation device that transmit an uplink signal in response to receiving a downlink signal from an optical communication roadside device.
従来の電波を使用した通信(例えばETC(登録商標)、DSRC(登録商標))では、路側通信機からの受信信号(搬送波)の強度をRSSI(Received Signal Strength Indicator)回路で検出し、強度が一定以上確保できたところで通信を開始する制御が一般的に行われている。 In communication using conventional radio waves (for example, ETC (registered trademark), DSRC (registered trademark)), the strength of a received signal (carrier wave) from a roadside communication device is detected by an RSSI (Received Signal Strength Indicator) circuit. Generally, control for starting communication is performed when a certain level or more is secured.
ところで、例えば道路交通情報通信システム(VICS:Vehicle Information And Communication Systems、登録商標)や安全運転支援システム(DSSS:Driving Safety Support Systems)のような路車間光通信システムにおいては、車両と光通信路上機(以下、光ビーコン)との間の通信媒体に赤外線を利用している。赤外線はパルス信号として送受信することから、RSSI回路を用いることができず、光ビーコンからの受信信号に基づいて安定な通信領域を判別するのが不可能であった。このような不具合に対する対応として、例えば正しいダウンリンク信号を1フレーム受信できたことで安定な通信領域と判断して通信を開始するなどの方法が提案されている(特許文献1参照)。
しかしながら、このような方法では、不安定な通信領域においてたまたま瞬間的にダウンリンク信号を1フレーム受信できた場合にも、通信領域と判定してしまい、自車のID情報等を含むアップリンク信号を送信してしまうことがある。このため、不要なアップリンク信号を送信してしまうという問題があった。
By the way, in road-to-vehicle optical communication systems such as road traffic information communication systems (VICS: Vehicle Information And Communication Systems (registered trademark)) and safe driving support systems (DSSS: Driving Safety Support Systems), vehicles and optical communication roadside devices are used. Infrared rays are used as a communication medium with (hereinafter referred to as an optical beacon). Since infrared rays are transmitted and received as pulse signals, the RSSI circuit cannot be used, and it has been impossible to determine a stable communication area based on a received signal from an optical beacon. As a countermeasure against such a problem, for example, a method has been proposed in which, for example, a correct downlink signal can be received and one frame is determined to be a stable communication area and communication is started (see Patent Document 1).
However, in such a method, even if one frame of a downlink signal can be instantaneously received in an unstable communication area, it is determined as the communication area, and the uplink signal including ID information of the own vehicle is included. May be sent. For this reason, there was a problem that an unnecessary uplink signal was transmitted.
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、通信領域であることを確定する信頼性を高めることができる車両用路車間光通信装置及びカーナビゲーション装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a vehicular road-to-vehicle optical communication device and a car navigation device that can improve the reliability of determining that it is a communication area.
請求項1の発明によれば、ダウンリンク信号を所定時間内に所定回数受信した場合に通信領域であることを確定するので、1フレームのダウンリンク信号の受信でもって通信領域であることを確定する構成に比較して、通信領域であることを確定する信頼性を高めることができ、不要なアップリンク信号を送信してしまうという不具合を防止することができる。
請求項2の発明によれば、通信領域であることを確定するにはダウンリンク信号を連続して受信することが条件に付加されるので、通信領域であることを確定する信頼性を一層高めることができる。
請求項3の発明によれば、ダウンリンク信号を連続して受信したかを判断するための手段をソフトによるタイマで構成するようにしたので、容易に実施することができる。
請求項4の発明によれば、車両用路車間光通信装置が光通信路上機から受信した各種情報をカーナビゲーション装置の報知機能を用いてユーザに提供するようにしたので、車両用路車間光通信装置をカーナビゲーション装置から独立して設ける構成に比較して、全体構成を簡単化することができる。
According to the first aspect of the present invention, the communication area is determined when the downlink signal is received a predetermined number of times within a predetermined time, so that the communication area is determined by receiving the downlink signal of one frame. Compared with the structure to perform, the reliability which determines that it is a communication area can be improved, and the malfunction of transmitting an unnecessary uplink signal can be prevented.
According to the invention of claim 2, since it is added as a condition that the downlink signal is continuously received in order to determine the communication area, the reliability for determining the communication area is further increased. be able to.
According to the third aspect of the present invention, the means for determining whether or not the downlink signal has been continuously received is configured by the software timer, so that it can be easily implemented.
According to the fourth aspect of the present invention, the vehicle road-to-vehicle optical communication device provides the user with various information received from the optical communication roadside device using the notification function of the car navigation device. Compared with a configuration in which the communication device is provided independently from the car navigation device, the overall configuration can be simplified.
以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。本実施形態では、車両用路車間光通信装置(以下、路車間光通信装置)をカーナビゲーション装置に内蔵したものとして説明するが、カーナビゲーション装置とは別体に外付けしたものでもよいし、カーナビゲーション装置以外の車載器に内蔵するようにしてもよい。
図1において、カーナビゲーション装置10は、路車間光通信装置11、地図データ記憶部12、自車位置検出部13、操作スイッチ14、表示装置15、音声出力装置16、及び、制御部17から構成されており、路車間光通信装置11を介して各種の光ビーコン100(光通信路上機に相当)と通信を行う。各種の光ビーコン100としては、VICS光ビーコン、DSSS光ビーコン等である。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the present embodiment, the vehicle road-to-vehicle optical communication device (hereinafter referred to as the road-to-vehicle optical communication device) will be described as being built in the car navigation device, but it may be externally attached separately from the car navigation device, You may make it incorporate in vehicle equipment other than a car navigation apparatus.
In FIG. 1, the
路車間光通信装置11(通信領域確定手段に相当)は、光信号からなるアップリンク信号を送信する送信手段として例えば図示しない面実装タイプの赤外発光LED(赤外発光ダイオード)、及び光信号からなるダウンリンク信号を受信する受信手段として同じく図示しない面実装タイプのPD(ホトダイオード)を有した送受信ユニットを備えており、赤外線を通信媒体として各種の光ビーコン100と送受信ユニットを介して送受信する。送受信光ユニットは、光ビーコン100との光通信を行い易いように車両のダッシュボードに取付けられている。光ビーコン100から送信されるダウンリンク信号としては、光ビーコン100の通信領域内に存在する全ての車両を対象として間欠的に送信されるダウンリンク信号と、光ビーコン100の通信領域内に存在する車両を特定し、その特定された車両を対象として送信されるダウンリンク信号がある。
The road-to-vehicle optical communication device 11 (corresponding to the communication area determining means) is a surface mounting type infrared light emitting LED (infrared light emitting diode) (not shown), for example, as a transmission means for transmitting an uplink signal composed of an optical signal, As a receiving means for receiving a downlink signal consisting of the above, a transmission / reception unit having a surface mount type PD (photodiode) (not shown) is also provided, and infrared rays are used as a communication medium to transmit / receive via various
各種の光ビーコン100の通信領域は、図2に示すように前後約6メートルの道路上の範囲であるが、図3に示すように、車両進行方向に沿って、安定通信領域の前方側に不安定通信領域が形成されている。不安定通信領域では、光ビーコン100からのダウンリンク信号が送信されているものの、その光強度が弱く受信するには不安定となる領域である。このため、安定通信領域における受信成功率は高いのに対して、不安定通信領域における受信成功率は低い。このように安定通信領域の前方側に不安定通信領域が形成される結果、車両は、不安定通信領域を通過してから安定通信領域に進入することになる。
As shown in FIG. 2, the communication area of the various
路車間光通信装置11はデータ変換部111を有する。このデータ変換部111は、各種情報を含む電気的な信号を光ビーコン100に対して送信するための赤外線のパルス信号に変換する一方、受信した赤外線のパルス信号を電気的な信号に逆変換するものである。データ変換部111にて逆変換された各種情報を含む電気的な信号は制御部17に入力され、表示装置15や音声出力装置16を介してユーザに対して報知される。
The road-to-vehicle
路車間光通信装置11は、光ビーコン100との通信が終了したかどうかを、光ビーコン100から送信される最後の情報の受信を終了してから所定時間経過したかどうかに基づいて判定する。最後の情報を受信してから例えば3秒間が経過せずに光ビーコン100から送信されるダウンリンク信号や各種ダウンリンク信号を受信した場合は、同一ビーコンからの情報を受信中であると判断する。
The road-to-vehicle
路車間光通信装置11は、送信したアップリンク信号が光ビーコン100に受信されたかどうかを判定する。アップリンク信号が光ビーコン100に受信されたかどうかの判定は、アップリンク信号を送信後に光ビーコン100から送信されるダウンリンク信号に自車IDが含まれているかどうかで判定する。ダウンリンク信号に自車IDが含まれている場合は、アップリンク信号が光ビーコン100に受信されたと判定し、ダウンリンク信号に自車IDが含まれていない場合は、アップリンク信号が光ビーコン100に受信されていないと判定する。路車間光通信装置11は、アップリンク信号が光ビーコン100に受信されたと判定してから、光ビーコン100との通信が終了したと判定されるまではアップリンク信号を送信しない。これは、各種光ビーコン100からは間欠的に各種ダウンリンク信号が送信されるため、それに応じて必要以上にアップリンク信号が送信されることを防ぐためである。
The road-to-vehicle
地図データ記憶部12には、目的地に至る経路を探索するために必要な経路データ121と、表示装置15に地図を描画するために必要な描画データ122と、各種光ビーコン100の位置を緯度・経度情報として記憶する光ビーコン位置情報123と、図示しなかったが、案内用の画像や音声データ等が記憶されている。なお、記憶媒体としては、ROM(Read Only Memoly)、若しくは、読み書き可能なハードディスク、メモリ等を用いることができる。
In the map
経路データ121には、目的地に至る経路を探索するために、道路地図情報が、接続地点を示すノードと、このノード間を接続するリンクからなるネットワーク情報として記憶されている。各道路及び交差点に該当するリンク及びノードには、例えば、各リンクやノードに付与された識別番号、道路種別、車線数の多寡数等の情報が付与されている。そして、これらの情報に基づいたコストが、各リンク及びノードに設定されている。この経路データ121に記憶されるネットワーク情報及びコストに基づいて、制御部17がコストの積和値が最小となるように周知のダイクストラ法等を用いて目的地までの最適な経路計算を行う。
In the
描画データ122には、道路や線路、建造物、私有地等といった施設のポリゴンデータや、海や河川等の地形を描画するための背景データ、及び、地図上に存在する各種施設に対するそれぞれの位置情報等を記憶する施設データが記憶されている。
光ビーコン位置情報123は、図4に示すような情報であり、光ビーコン100毎に、光ビーコン100の種別、光ビーコン100の設置位置、光ビーコン100が設置されている道路のリンク番号等の情報が含まれる。
The
The optical
自車位置検出部13は、GPS(Global Positioning System)からの送信電波を、GPSアンテナを介して受信することで自車位置と現在時刻を検知するGPS受信機131と、車両に加えられる回転運動の大きさを検出するジャイロセンサ132と、車両の速度を検出するための車速度センサ133とを備えている。自車位置検出部13は、これらの各検出信号に基づき位置座標及び進行方向の組として車両の現在の自車位置を算出する。そして、これらセンサ等131〜133は、各々が性質の異なる誤差を有しているため、互いに補完しながら自車位置の検出を行うように構成されている。なお、自車位置検出部13は、上述した内の一部のセンサで構成してもよい。また、地磁気から進行方位を検出するための地磁気センサや、ステアリングの回転角センサ等を加えて構成されてもよい。
The own vehicle
操作スイッチ14には、表示装置15の周囲に設けられた複数の釦スイッチ等が用いられる。ユーザは操作スイッチ14を介して各種設定を行い、制御部17に出力することができる。
表示装置15は、カラー表示可能な液晶ディスプレイからなる。ユーザにより操作スイッチ14を介して入力された情報や、路車間光通信装置11を介して受信した情報等、様々な情報を表示する。
As the
The
音声出力装置16は、スピーカーからなり、地図データ記憶部12に記憶されている案内用の音声データに基づいて各種案内の音声を出力する。
制御部17は、CPU、ROM、RAM、I/O及びこれらの構成を接続するバスラインなどからなる周知のマイクロコンピュータを中心に構成されている。そして、ROM等に記憶されたプログラムに基づいて、ユーザにより入力された情報や、路車間光通信装置11を介して受信した情報等を表示装置15に表示させる情報表示処理や、路車間光通信装置11において各光ビーコン100と情報の送受信を実行させる通信処理等を行う。
The
The
次に上記構成の作用について説明する。
路車間光通信装置11は、光ビーコン100の通信領域以外の走行中においては、図8に示すようにダウンリンク信号受信の受信待機状態にあり(S1)、ダウンリンク信号を1フレーム受信するかを監視している(S2:NO)。
ダウンリンク信号は、図5に示すように1フレームが133バイトで、1バイトの同期符号、5バイトのヘッダ部、123バイトのデータ部、1バイトのアイドル、2バイトのCRC、1バイトの同期符号からなる。
VICSの光ビーコン100は、図6に示すようにVICS情報信号(ダウンリンク信号)を間欠的に送信している。
Next, the operation of the above configuration will be described.
When the road-to-vehicle
As shown in FIG. 5, the downlink signal has 133 bytes per frame, 1 byte synchronization code, 5 bytes header, 123 bytes data, 1 byte idle, 2 bytes CRC, 1 byte synchronization. It consists of a code.
The VICS
さて、車両が光ビーコン100に接近すると、まず、不安定通信領域に進入することになる。この不安定通信領域では、路車間光通信装置11が光ビーコン100からVICS情報信号を不安定な状態で受信するようになる。ここで、路車間光通信装置11は、VICS情報信号を受信したときは自車のID情報等を含むアップリンク信号を送信するのが通常であるが、不安定通信領域でたまたま瞬間的にVICS情報信号を受信する場合があることから、次のようにして安定通信領域を確定するようにした。
Now, when a vehicle approaches the
即ち、路車間光通信装置11は、図8に示すようにVICS情報信号を受信したときは(S2:YES)、タイマ(数十ミリ秒)を始動し(S3)、次のVICS情報信号の受信を監視する(S4:NO、S5:NO)。このタイマは、光ビーコン100からのVICS情報信号の送信間隔よりも長い時間に設定されている。車両が不安定通信領域の通過中にたまたま瞬間的にVICS情報信号を受信したときは、VICS情報信号を連続して受信することはないから、次のVICS情報信号を受信することなくタイムアウトとなる(S4:YES)。このような場合、路車間光通信装置11は、VICS情報信号の受信待機状態に移行する(S1)。従って、車両が不安定通信領域を通過している状態では、受信待機状態が継続することになる。尚、図8に示すフローチャートは、ダウンリンク信号の受信とアップリンク信号の送信に関する動作のみを示したもので、その他の動作については省略している。
That is, when the road-to-vehicle
車両が不安定通信領域を脱出して安定通信領域に進入すると、VICS情報信号を連続して受信するようになるので、VICS情報信号を受信してからタイムアウトするまでに次のVICS情報信号を受信するようになる(S5:YES)。このようにタイムアウトする前に次のVICS情報信号を受信したときは、通信領域(安定通信領域)であると確定とする(S6)。つまり、VICS情報信号を連続して2回受信したことから(図6参照)、通信領域であると確定するのであり、このように通信領域を確定したことに応じて光ビーコン100にアップリンク信号を送信する(S7)(図6参照)。アップリンク信号は、各車両を個別に判断するためのID番号や、ある区間を走行するのにどの程度の時間を要したかを示す旅行時間計測情報等を含んで構成される。アップリンク信号に含まれる旅行時間計測情報は、VICSにおいて、現在どの地点が渋滞しているかといった道路交通状況を把握するために利用される。なお、VICSとの通信においては、アップリンク信号を送信しない場合であっても車両側にて主要なVICS情報信号を受信して利用することができる。
When the vehicle exits the unstable communication area and enters the stable communication area, the VICS information signal is continuously received, so the next VICS information signal is received before the time-out occurs after receiving the VICS information signal. (S5: YES). When the next VICS information signal is received before the time-out in this way, it is determined that the communication area (stable communication area) is reached (S6). That is, since the VICS information signal is received twice in succession (see FIG. 6), it is determined that the communication area is set, and the uplink signal is sent to the
路車間光通信装置11は、次にタイマ(3秒)を始動し(S8)、タイムアウトするまでにダウンリンク信号を受信したかを判定する(S9:NO、S10:NO)。車両が通信領域を脱出すると、タイムアウトするまでにダウンリンク信号を受信しなくなるので(S10:YES)、動作を終了し、次の動作開始によりダウンリンク信号の受信待機状態となる(S1)。
Next, the road-to-vehicle
要するに、所定時間内に所定のフレーム数(本実施形態では2回)のダウンリンク信号を連続して受信できたことを確認することで、擬似的にフレームエラーレートを算出することができ、安定した通信領域を判定することが可能となる。
以後においては、光ビーコン100から進行方向の渋滞情報や旅行時間情報、各種規制情報等を受信してカーナビゲーション装置10の制御部17に出力する。これにより、光ビーコン100からの各種情報をカーナビゲーション装置10にてユーザに提供することができる。
In short, a frame error rate can be calculated in a pseudo manner by confirming that a predetermined number of frames (two times in the present embodiment) of downlink signals can be continuously received within a predetermined time. It is possible to determine the communication area.
Thereafter, the traffic direction traffic jam information, travel time information, various restriction information, and the like are received from the
一方、DSSSの光ビーコン100の通信領域に車両が進入すると、路車間光通信装置11は、図7に示すように、DSSSの光ビーコン100から送信されるダウンリンク信号を受信するようになる。路車間光通信装置11はダウンリンク信号を連続して2回受信すると、2回目のダウンリンク信号の受信に応じてアップリンク信号をDSSSの光ビーコン100に対して送信する。DSSSの光ビーコン100はアップリンク信号を受信すると、そのアップリンク信号に含まれるID番号を含んだDSSS情報信号を、路車間光通信装置11に対して送信する。路車間光通信装置11は、受信したDSSS情報信号に自車両を示すID番号が含まれている場合は、自車両向けの情報であると判断し受信する。DSSSにおいては、車両側からアップリンク信号を送信しなければ、主要なDSSS情報信号を受信し、利用することができない。
On the other hand, when a vehicle enters the communication area of the DSSS
このような実施形態によれば、次のような効果を奏することができる。
車両側の路車間光通信装置11は、ダウンリンク信号を所定時間内に2回受信した場合に通信領域であることを確定してアップリンク信号を送信するので、通信領域であることを確定する信頼性を高めることができ、不要なアップリンク信号を送信してしまうという不具合を防止することができる。
ダウンリンク信号を連続して受信することを条件として通信領域であることを確定するので、通信領域であると確定する信頼性を一層高めることができる。
ダウンリンク信号を連続して受信したかを判断するための手段をソフトによるタイマで構成するようにしたので、容易に実施することができる。
路車間光通信装置11をカーナビゲーション装置10に内蔵し、路車間光通信装置11が光ビーコン100から受信した各種情報をカーナビゲーション装置10の報知機能を用いてユーザに提供するようにしたので、路車間光通信装置11をカーナビゲーション装置10から独立して設ける構成に比較して、全体構成を簡単化することができる。
According to such an embodiment, the following effects can be produced.
The roadside-to-vehicle
Since the communication area is determined on the condition that the downlink signal is continuously received, the reliability of determining the communication area can be further improved.
Since the means for determining whether or not the downlink signal is continuously received is constituted by a software timer, it can be easily implemented.
Since the road-to-vehicle
(その他の実施形態)
本発明は、上記実施形態に限定されることなく、次のように変形または拡張できる。
上記実施形態では、1フレームのダウンリンク信号を2回連続して受信したときに通信領域であることを確定するようにしたが、3以上の所定回数のダウンリンク信号を連続して受信したときに通信領域であることを確定するようにしてもよい。
上記実施形態では、1フレームのダウンリンク信号を2回連続して受信したときに通信領域であることを確定するようにしたが、連続する必要はなく、所定時間に所定回数のダウンリンク信号を受信したときに通信領域であると確定するようにしてもよい。
光ビーコン100としては、VICS光ビーコン、DSSS光ビーコン以外であってもよい。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the above embodiment, and can be modified or expanded as follows.
In the above-described embodiment, the communication area is determined when the downlink signal of one frame is continuously received twice. However, when the downlink signal of three or more predetermined times is continuously received. The communication area may be confirmed.
In the above embodiment, the communication area is determined when the downlink signal of one frame is received twice in succession. However, it is not necessary to be continuous, and a predetermined number of downlink signals are transmitted at a predetermined time. When it is received, it may be determined that it is a communication area.
The
図面中、10はカーナビゲーション装置、11は路車間光通信装置(車両用路車間光通信装置、送信手段、受信手段、通信領域確定手段)、100は光ビーコン(光通信路上機)である。 In the drawings, 10 is a car navigation device, 11 is a road-to-vehicle optical communication device (vehicle road-to-vehicle optical communication device, transmitting means, receiving means, communication area determining means), and 100 is an optical beacon (optical communication roadside device).
Claims (4)
前記通信領域確定手段は、前記光通信路上機からのダウンリンク信号を所定時間内に所定回数受信したときに前記通信領域であることを確定することを特徴とする車両用路車間光通信装置。 A receiving means (11) for receiving a downlink signal from the optical communication roadside device (100), and a communication area confirmation means for confirming that a communication area with the optical communication roadside equipment has been entered based on a reception state of the receiving means. (11) and a vehicular road-to-vehicle optical communication apparatus comprising: a transmission means (11) that transmits an uplink signal to the optical communication roadside device when the communication area determination means is determined to be a communication area; ,
The vehicular road-to-vehicle optical communication apparatus according to claim 1, wherein the communication area determination unit determines that the communication area is the communication area when a downlink signal from the optical communication roadside device is received a predetermined number of times within a predetermined time.
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