JP2015192396A - 通信システム及び通信装置 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の目的は、他の情報の送受信を妨げることを抑制して故障診断を行うことができる通信システム及び当該通信システムを構成する通信装置を提案することである。
第2送信手段は、第1の信号を受信した他の通信装置である第2の通信装置に備えられており、第1の信号を受信したときに、第2の信号を第1の通信装置に送信する。
混雑度判定手段は、第1の通信装置に備えられた通信手段と、第2の通信装置に備えられた通信手段と、のうちの少なくともいずれか一方における通信の混雑度を判定する。
(1)全体構成
本実施形態の通信システムは、複数の車載装置1(本発明における第1の通信装置及び第2の通信装置の一例)にて構成されるものであり、通信の混雑度に応じて通信機能の故障診断を実行するものである。混雑度とは、通信の負荷の度合を示すものであって、ネットワークトラフィックの指標となる値である。
無線通信機11は、制御装置15にて生成したパケット信号を、アンテナ17を介して自端末(車載装置1)の周辺の電波の届く通信エリア内に存在する不特定多数の他端末(車載装置1)へ、周期的に無線送信する車車間通信が可能な装置である。また本実施形態では、自端末と他端末とは同様の構成であり、無線通信機11は他端末からパケット信号を受信することも可能である。
本実施形態の車載装置1は、無線機能(無線通信機11)の故障診断を実現するために、図2に示すように状態を遷移させる。車載装置1は、初期状態31からまず待機状態33に遷移する。車載装置1は、自端末の故障診断を行うために、他端末に対して応答要求を送信し、応答待ち状態35に遷移する。他端末から応答を受信するか、一定時間応答がなければ、待機状態33に遷移する。これらの状態は、例えばメモリ上にフラグを立てることで管理できる。
(3−1)送信処理
制御装置15のCPU21が実行する送信処理について、図3に示すフローチャートに基づいて説明する。この送信処理は、所定の時間間隔(例えば100ms)にて繰り返し実行される。
送信処理開始時には、まず以下のS1〜S5を実行する。
S1では、CPU21は、自端末(車載装置1)の位置を位置特定装置13により特定する。
S4では、CPU21は、端末IDを生成する。端末IDを定期的に更新することで、プライバシー保護機能を向上させる。
S5にて「待機」と判断されたときには、処理がS6に移行する。
S6では、CPU21は、前回の診断から所定時間経過したか否かを判断する。前回の診断の時刻は、例えば、応答要求パケットを送信した時刻(後述するS8で組み立てた応答要求パケットをS11にて送信した時刻)や、応答パケットを受信した時刻(後述するS37でYESと判定された時刻)、失敗カウンタを更新した時刻(後述するS28、S38の処理を実行した時刻)などとすることができる。所定時間は、例えば一週間、一か月といった比較的長い時間とすることができる。
S7では、CPU21は、過去一定期間の受信パケット数が所定値以下であるか否かを判断する。この処理の目的は、車載装置1のように車車間通信を行う装置が搭載された車両が周囲に少なく、通信の混雑度が過大でないことを検知することである。つまり、この受信パケット数が、混雑度のパラメータとなる。
上記S7にて、過去一定期間の受信パケット数が所定値以下であれば(S7:YES)、処理がS8に移行する。一方、所定値以下でなければ(S7:NO)、処理がS10に移行する。
S10では、CPU21は、通常パケットを組み立てる。通常パケットは応答要求パケットとはパケットの種別が異なる。通常パケットのメッセージは応答要求パケットと同様に、送信元端末ID、位置情報、状態情報などにより構成される。このS10の後、処理がS11に移行する。
(応答待ち時の送信処理)
S5にて「応答待ち」と判断されたときには、CPU21は、上述したS10にて通常パケットを組み立てる処理を行い、次にS11にてその通常パケットを外部に送信する。
S5にて「応答送信予約」と判断されたときには、処理がS12に移行する。
S12では、CPU21は、過去一定期間の受信パケット数が所定値以下であるか否かを判断する。過去一定期間の受信パケット数が所定値以下でなければ(S12:NO)、処理がS13に移行する。一方、所定値以下であれば(S12:YES)、処理がS14に移行する。
S14では、CPU21は、応答パケットを組み立てる。応答パケットは、通常パケット及び応答要求パケットとはパケットの種別が異なる。応答パケットのメッセージは、S4にて生成したIDである送信元端末ID、後述するS33にてメモリに記憶した送信先
端末ID(応答要求の送信元の端末ID)、S1にて特定した位置の位置情報、S2にて取得した状態情報などにより構成される。このS14の後、処理がS15に移行する。
(3−2)受信処理
制御装置15のCPU21が実行する受信処理について、図4に示すフローチャートに基づいて説明する。この受信処理は、所定のイベントが発生したときに実行される。イベントとしては、前回の受信処理開始からカウントするタイマーが満了したこと(一例として1sのタイマー満了)や、無線パケットを受信したことなどが挙げられる。
受信処理開始時には、まず以下のS21〜S23を実行する。
S21では、CPU21は、無線通信によりパケットを受信したか否かを判断する。パケットを受信していれば(S21:YES)、処理がS22に移行する。一方、パケットを受信していなければ(S21:NO)、処理がS25に移行する。
S23では、CPU21は、S21にて受信したと判断された対象となるパケットの種別を判断する。パケットの種別は、「通常パケット」(図中では通常と表記),「応答要求パケット」(図中では応答要求と表記),「応答パケット」(図中では応答と表記)のいずれかとなる。それぞれの場合について以下に説明する。
S23にて「通常パケット」と判断されたときには、処理がS24に移行する。
S24では、CPU21は共通受信処理を開始する。この処理は、受信したパケットに含まれる車両の位置情報や状態情報に基づいて、車両の走行についての制御や乗員への情報通知などが実行される。例えば、他の車両との衝突回避のための制御や、車両の周辺の交通状況の通知などが行われる。共通受信処理を開始した後、処理がS25に移行する。
S27では、CPU21は、現状態で(即ち、応答要求パケットをS11にて送信して応答待ち状態となってから現時刻まで)所定時間が経過したか否かを判断する。所定時間とは、例えば1sとすることができる。所定時間が経過していれば(S27:YES)、処理がS28に移行する。一方、所定時間が経過していなければ(S27:NO)、処理がS30に移行する。
S29では、CPU21は、車載装置1の診断状態を「待機」に遷移させる。その後、S30に移行する。
S23にて「応答要求パケット」と判断されたときには、処理がS32に移行する。
S32では、CPU21は、車載装置1の診断状態を判断する。ここでは、「待機」であるか否かを判断する。診断状態が「待機」であれば、処理がS33に移行する。診断状態がその他の状態であれば、処理がS24に移行する。つまり、診断状態が「待機」でなければ、応答要求パケットを受信しても応答しない、ということになる。このS32の後、処理がS33に移行する。
(応答パケット受信時の処理)
S23にて「応答パケット」と判断されたときには、処理がS35に移行する。
S39では、CPU21は、車載装置1の診断状態を「待機」に遷移させる。その後、処理がS24に移行する。
上述したように、本実施形態の通信システムは、車車間通信又が可能な無線通信機11(通信手段)を備え、車両101に搭載されて用いられる車載装置1(第1の通信装置及び第2の通信装置)を含む通信システムである。
第2実施形態の車載装置1は、第1実施形態の車載装置1と同様のハードウェア構成であるが、制御装置15(CPU21)により実行される処理の内容が相違する。本実施形態では、応答パケットを受信したときに、送信元の端末が自端末に近ければ、通信機能が良好であるという判断にその情報を用いない。
本実施形態では、送信処理は第1実施形態と同様である。以下、受信処理について図5に示すフローチャートに基づいて説明する。なお、図4のフローチャートと同様の処理を実行する点については同一の符号を用いて説明を割愛し、相違する部分のみ説明する。
S51では、CPU21は、受信した応答パケットから、端末位置を示す位置情報を読出す。この位置情報は、応答パケットを組み立てた送信元の端末(車載装置1)の位置を示す情報である。このS51の後、処理がS36に移行する。
S52では、CPU21は自端末位置を特定する。この処理は図3のS1と同様の処理である。その後、処理がS53に移行する。
本実施形態の通信システムは、第1実施形態の通信システムと同様に、通信の混雑度が所定の閾値以下である場合に故障の判定を行うため、他の情報の送受信を妨げてしまうことを抑制できる。
である車載装置1の位置を示す情報(S51)と、から、送信先端末と送信元端末との間隔を判断する(S53)。
第3実施形態の車載装置1は、第1実施形態の車載装置1と同様のハードウェア構成であるが、制御装置15(CPU21)により実行される処理の内容が相違する。本実施形態では、応答要求パケットを受信したときに、送信元の端末が自端末に近ければ、応答パケットを送信しない。
本実施形態では、送信処理は第1実施形態と同様である。以下、受信処理について図6に示すフローチャートに基づいて説明する。なお、図4のフローチャートと同様の処理を実行する点については同一の符号を用いて説明を割愛し、相違する部分のみ説明する。
S61では、CPU21は、受信した応答要求パケットから、端末位置を示す位置情報を読出す。この位置情報は、応答要求パケットを組み立てた送信元の端末(車載装置1)の位置を示す情報である。このS61の後、処理がS62に移行する。
本実施形態の通信システムは、第1実施形態の通信システムと同様に、通信の混雑度が所定の閾値以下である場合に故障の判定を行うため、他の情報の送受信を妨げてしまうことを抑制できる。
第4実施形態の車載装置1は、第1実施形態の車載装置1と同様のハードウェア構成であるが、制御装置15(CPU21)により実行される処理の内容が相違する。本実施形態では、無線通信の混雑度を判断するにあたって、一定期間における受信パケット数ではなく、無線帯域使用率(通信チャネルの使用割合)から混雑度を判定する。
図7を用いて、第1実施形態との相違を説明する。
第1実施形態では、図7の上段に示すように、パケット数を判断することで通信チャネル(周波数帯域)の混雑度を判断している。つまり、単位時間T0において受信したパケット数が多いほど混雑しており、単位時間T0において受信したパケット数がしきい値Th_nを超えたときには、混雑と判断され、故障診断は実行されない。
本実施形態の具体的な処理を図8及び図9に示すフローチャートに基づいて説明する。なお、図4及び図5のフローチャートと同様の処理を実行する点については同一の符号を用いて説明を割愛し、相違する部分のみ説明する。
S71では、CPU21は、チャネル使用率が所定値以下であるか否かを判断する。チャネル使用率が所定値以下であれば(S71:YES)、処理がS8に移行する。一方、チャネル使用率が所定値以下でなければ(S71:NO)、処理がS10に移行する。
S72では、CPU21は、チャネル使用率が所定値以下であるか否かを判断する。チャネル使用率が所定値以下でなければ(S72:NO)、処理がS13に移行する。一方、チャネル使用率が所定値以下であれば(S72:YES)、処理がS14に移行する。
(3)効果
本実施形態の通信システムは、第1実施形態の通信システムと同様に、通信の混雑度が所定の閾値以下である場合に故障の判定を行うため、他の情報の送受信を妨げてしまうことを抑制できる。
なお、本実施形態においては、さらに受信信号強度が一定以上の端末が自端末の周辺に存在するか否かを判断し、そのような端末が存在することを条件に、故障診断を実施するように(S8、S14に処理が移行するように)構成されていてもよい。信号強度が低いと通信の確実性が低下するためである。
第5実施形態の車載装置1は、第1実施形態の車載装置1と同様のハードウェア構成で
あるが、制御装置15(CPU21)により実行される処理の内容が相違する。本実施形態のCPU21が、本発明における経過判定手段の一例である。
また不揮発性メモリ27により構成される記憶領域上には、失敗カウンタの他に、応答受信カウンタが設けられる。応答受信カウンタは、過去の一定期間内に応答パケットを受信した回数をカウントするカウンタである。
車載装置1は、図10に示すように、初期状態41からまず待機状態43に遷移する。車載装置1は、前回の応答から所定の時間が経過したときに、所定の端末に対して応答送信する(応答パケットを送信する)応答送信予約状態45に遷移する。自端末が応答送信を行うか、所定の端末以外の第3の他端末により応答送信が行われると、自端末は待機状態43に遷移する。
(2−1)送信処理
制御装置15のCPU21が実行する送信処理について、図11に示すフローチャートに基づいて説明する。なお、図3のフローチャートと同様の処理を実行する点については同一の符号を用いて説明を割愛し、相違する部分のみ説明する。
S81では、CPU21は、車載装置1の診断状態を判定する。図10にて説明したように、診断状態は、「待機」,「応答送信予約」のいずれかとなる。ここで「待機」と判断されたときには、処理がS10に移行する。一方、「応答送信予約」と判断されたときは、処理がS12に移行する。
S82では、CPU21は、応答パケットを組み立てる。第1実施形態のS14にて組み立てる応答パケットのメッセージには応答要求の送信元の端末IDが含まれる構成であったが、本実施形態ではその送信元の端末IDに変えて、後述するS97にて通常パケットから読出しメモリに記憶された、その通常パケットの送信元の端末IDが含まれる。
制御装置15のCPU21が実行する受信処理について、図12に示すフローチャートに基づいて説明する。この受信処理は、所定のイベントが発生したときに実行される。イベントとしては、前回の受信処理開始からカウントするタイマーが満了したこと(一例として1sのタイマー満了)や、無線パケットを受信したことなどが挙げられる。
受信処理開始時には、まず以下のS91〜S94を実行する。
S91では、CPU21は、無線通信によりパケットを受信したか否かを判断する。パケットを受信していれば(S91:YES)、処理がS92に移行する。一方、パケット
を受信していなければ(S91:NO)、処理がS107に移行する。
S93では、CPU21は、GPS衛星から送信された信号から時刻を取得する。その後、処理がS94に移行する。
S94にて「通常パケット」と判断されたときには、処理がS95に移行する。
S95では、CPU21は、車載装置1の診断状態を判定する。診断状態が「待機」であれば、処理がS96に移行する。診断状態が「応答送信予約」であれば、処理がS100に移行する。
S99では、CPU21は、現在の時刻に対して所定の最低間隔を加え、さらにランダム時間を加えた時刻を、次回応答時刻としてメモリに記録する。最低間隔とは例えば1hとすることができる。最低間隔を長く設定する場合には、次回応答時刻は不揮発性メモリ27に記録するとよい。このS99の後、処理がS100に移行する。
S94にて「応答パケット」と判断されたときには、処理がS101に移行する。
S101では、CPU21は、受信した応答パケットから、送信先端末IDを読出す。この送信先端末IDは、応答パケットを送信すべき宛先の端末のIDとして、送信元の端末(車載装置1)がパケットに含めた情報である。このS101の後、処理がS102に移行する。
S107では、CPU21は、現在時刻が次回判定時刻を過ぎたか否かを判断する。次回判定時刻は、後述するS112にて設定される。次回判定時刻を過ぎていれば(S107:YES)、処理がS108に移行する。一方、次回判定時刻を過ぎていなければ(S107:NO)、受信処理を終了する。
値が0以下となる場合は、値を0とする。その後、処理がS112に移行する。
S111では、CPU21は、失敗カウンタに「1」を加算する。その後、処理がS112に移行する。
本実施形態の通信システムは、第1実施形態の通信システムと同様に、通信の混雑度が所定の閾値以下である場合に故障の判定を行うため、他の情報の送受信を妨げてしまうことを抑制できる。
[第6実施形態]
第6実施形態の車載装置1は、第1実施形態の車載装置1と同様のハードウェア構成であるが、制御装置15(CPU21)により実行される処理の内容が相違する。本実施形態では、他の端末(車載装置1)が自端末を中心とした所定の範囲内に存在するときに、応答要求パケットを送信する。本実施形態のCPU21が、本発明における存在判定手段の一例である。
本実施形態の送信処理について、図13に示すフローチャートに基づいて説明する。なお、図4のフローチャートと同様の処理を実行する点については同一の符号を用いて説明を割愛し、相違する部分のみ説明する。
S121では、CPU21は、他の端末が、自端末を中心とした所定の範囲内に存在するか否かを判定する。ここでは、過去の一定期間の間に実行された後述するS122にて読み出したパケットの送信元端末の位置と、S1にて特定した自端末の位置と、から所定の範囲内に端末が存在するか否かを判定する。
理がS8に移行し、応答要求パケットを組み立てる。一方、所定の範囲内に他の端末が存在しないとき(S121:NO)、処理がS10に移行する。
S122では、CPU21は、受信したパケットから送信元の端末の位置情報を読出し、メモリに一定期間記憶する。その後、処理がS25に移行する。
本実施形態の通信システムは、第1実施形態の通信システムと同様に、通信の混雑度が所定の閾値以下である場合に故障の判定を行うため、他の情報の送受信を妨げてしまうことを抑制できる。
従って、応答要求パケットを受信可能である車載装置1が周辺に存在しない場合にもかかわらず応答要求パケットを送信してしまうことを抑制でき、応答パケットが受信されないことで故障と判断してしまったり、距離が遠いことにより通信の確実性が低下してしまったりすることを抑制でき、故障診断の信頼性を向上させることができる。
以上本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記各実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態をとり得ることはいうまでもない。
また制御装置は、ASIC(Application Specific Integrated Circuits)、FPGA(Field Programmable Gate Array)などのプログラマブルロジックデバイスや、ディスクリート回路であってもよい。
Claims (10)
- 無線通信が可能な通信手段(11)を備える第1の通信装置(1)と、前記通信手段を備える第2の通信装置(1)と、を含む通信システムであって、
前記第1の通信装置に備えられ、少なくとも該第1の通信装置を特定可能な情報を含む第1の信号を、他の通信装置に送信する第1送信手段(21、S8、S10、S11)と、
前記第1の信号を受信した前記他の通信装置である前記第2の通信装置に備えられ、前記第1の信号を受信したときに、第2の信号を前記第1の通信装置に送信する第2送信手段(21、S14、S82、S11)と、
前記第1の通信装置に備えられ、前記第2の信号の受信状況に応じて、前記第1の通信装置に備えられる前記通信手段が故障しているか否かを判定する故障判定手段(21、S30、S31、S113、S114)と、
前記第1の通信装置に備えられた前記通信手段と、前記第2の通信装置に備えられた前記通信手段と、のうちの少なくともいずれか一方における通信の混雑度を判定する混雑度判定手段(21、S7、S12、S71、S72)と、を有し、
前記第1送信手段による前記第1の信号の送信と、前記第2送信手段による前記第2の信号の送信と、のうちの少なくともいずれか一方は、前記混雑度判定手段により判定された混雑度が所定の閾値以下のときに実行される
ことを特徴とする通信システム。 - 前記第1の信号は、前記第1の通信装置に対する応答信号の送信を要求する応答要求信号であり、
前記第2の信号は、前記応答要求信号に対する応答信号である
ことを特徴とする請求項2に記載の通信システム。 - 前記第2の通信装置に備えられ、前記第2送信手段が前記第2の信号を送信してから、所定の時間が経過したか否かを判定する経過判定手段(21、S96)を有し、
前記第2送信手段は、前記経過判定手段により所定の時間が経過したと判定され(S96:YES)、かつ、前記第1の信号を受信したとき(S94:YES)に、前記第2の信号を前記第1の通信装置に送信する
ことを特徴とする請求項2に記載の通信システム。 - 前記混雑度判定手段は、所定時間内に受信した無線パケットの数が多いほど、又は、無線帯域使用率が高いほど、前記混雑度を高く判定する
ことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の通信システム。 - 前記第1の通信装置に備えられ、該第1の通信装置を中心とした所定の範囲内に、他の通信装置が存在するか否かを判定する存在判定手段(21、S121、S122)を備え、
前記第1送信手段は、前記存在判定手段により前記所定の範囲内に前記他の通信装置が存在すると判定されているとき(S121:YES)に、前記応答要求信号を送信する
ことを特徴とする請求項2、請求項2を引用する請求項3、請求項2を引用する請求項4のいずれか1項に記載の通信システム。 - 前記故障判定手段は、前記第1の通信装置に備えられる前記通信手段が前記第2の信号を受信できたこと(S37:YES)及び/又は受信できないこと(S27:YES)に基づいて前記通信手段の故障を判定する
ことを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の通信システム。 - 前記第1の通信装置及び前記第2の通信装置は、自らの位置を特定する位置特定手段(13)を備え、
前記第2の信号には、前記第2の通信装置の位置を示す情報が含まれており、
前記故障判定手段は、前記第1の通信装置に備えられる前記通信手段が前記第1の通信装置の位置から所定の距離以上離れた位置から送信された前記第2の信号を受信したとき(S53:YES)に、前記第2の信号を受信できたとして前記通信手段の故障を判定する
ことを特徴とする請求項6に記載の通信システム。 - 前記第1の通信装置及び前記第2の通信装置は、自らの位置を特定する位置特定手段(13)を備え、
前記第1の信号には、前記第1の通信装置の位置を示す情報が含まれており、
前記第2送信手段は、前記第2の通信装置に備えられる前記通信手段が前記第2の通信装置の位置から所定の距離以上離れた位置から送信された前記第1の信号を受信したとき(S62:YES)に、前記第2の信号を前記第1の通信装置に送信する
ことを特徴とする請求項6に記載の通信システム。 - 請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の通信システムを構成する前記第1の通信装置の機能を有する通信装置。
- 請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の通信システムを構成する前記第2の通信装置の機能を有する通信装置。
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