JP2015230494A - 光ビーコン及び車載機 - Google Patents

Abstract

【課題】 光ビーコンが提供する簡易図形情報を対向車両が受信する可能性を低減し、対向車両において誤ったナビゲーションが行われるのを防止する。【解決手段】 本発明の一態様に係る光ビーコンは、走行中の車両２０の車載機２と光信号による無線通信を行う光ビーコン４に関する。光ビーコン４は、道路Ｒの車線上に設置されたビーコンヘッド８と、ビーコンヘッド８に収容され、当該ビーコンヘッド８に対して上流側に偏った方向にダウンリンク光ＤＯを送出する光通信用の発光部材４２と、を備えている。ダウンリンク光ＤＯを車載機２が受信可能なダウンリンク領域ＤＡの道路幅方向の中心を、ビーコンヘッド８に対応する車線の中心ＣＬよりも道路幅方向の外側に位置させる。【選択図】 図８

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と、この光ビーコンと光信号による無線通信を行う車載機に関する。

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。

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（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投受光する投受光器（「ビーコンヘッド」ともいう。）を備えており、この投受光器の筐体内には、ダウンリンク光を道路に向けて送出する発光素子と、車載機が送出したアップリンク光を受信する受光素子とを有する光通信用の送受信ユニットが搭載されている。

また、この種の光ビーコンでは、光通信機能の他に、軽自動車以上の車両の通過台数をカウントする車両感知機能を併有するものがある（例えば、特許文献２及び３参照）。
かかる車両感知機能を有する光ビーコンでは、車載機がダウンリンク光を受信可能なダウンリンク領域の下流側にパルス光よりなる入射光を送出する発光素子と、入射光の反射光を受光する受光素子とを有する車両感知用のセンサユニットが、更に投受光器の筐体内に搭載されている。

特開２００５−２６８９２５号公報 特開２００８−２４２９１４号公報 特開２０１１−２４２８３５号公報

車載機が光ビーコンの通信領域を通過する間に行われる路車間通信の手順は、概ね次の通りである。なお、１つの下りフレームには、異なる情報種別は混在しない。
（ａ） 光ビーコンは、上りフレームの受信前から第１の下りフレームを繰り返し送信している。第１の下りフレームには、車両ＩＤの識別値が未格納である車線通知情報や、アップリンク情報の提供を条件としない基本情報などが含まれる。
（ｂ） 第１の下りフレームを受信した車載機は、自車両の車両ＩＤを格納した上りフレーム（路側に提供する情報がある場合はその情報も含む。）を送信する。

（ｃ） 上りフレームを受信した光ビーコンは、第２の下りフレームを所定時間（例えば２５０〜３５０ｍ秒）だけ繰り返し送信する。第２の下りフレームには、上記の基本情報の他に、取得した車両ＩＤの識別値を格納した車線通知情報などの付加情報や、所定のシステム情報の提供を条件とする特別情報などが含まれる。
（ｄ） 光ビーコンは、所定時間が経過すると（ａ）のステップに戻り、第１の下りフレームの繰り返し送信を再開する。

従来、アップリンク情報の提供を条件としない基本情報には、道路交通情報がパターン化された簡単な図形を含む情報「簡易図形情報」が含まれている。従って、光ビーコンは、上りフレームの受信如何に関係なく、簡易図形情報を第１及び第２の下りフレームによりダウンリンク送信することができる。
この場合、車載機は、上りフレームを送信しなくても簡易図形情報を取得でき、車両に搭載されたナビゲーション装置は、下流側の交差点を含む道路構造などをディスプレイに表示させることができる。

上記のように、従来の光ビーコンでは、第１の下りフレームと第２の下りフレームの双方に簡易図形情報を含めることができる。
従って、例えば、幅員の狭い道路などで、ダウンリンク領域の道路幅方向の端部が対向車線にはみ出している道路では、対向車線を走行する車両（以下、「対向車両」ともいう。）が自車両にとって無関係である上流側の簡易図形情報を取得し、対向車両のナビゲーション装置が誤った道路交通情報をディスプレイに表示するおそれがあった。

本発明は、かかる従来の問題点に鑑み、光ビーコンが提供する簡易図形情報を用いて対向車両が誤ったナビゲーションを行うのを防止することを目的とする。

（１） 本発明の一態様に係る光ビーコンは、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、道路の車線上に設置されたビーコンヘッドと、前記ビーコンヘッドに収容され、当該ビーコンヘッドに対して上流側に偏った方向にダウンリンク光を送出する光通信用の発光部材と、を備え、前記ダウンリンク光を前記車載機が受信可能なダウンリンク領域の道路幅方向の中心が、前記ビーコンヘッドに対応する車線の中心よりも道路幅方向の外側に位置する。

（２） 本発明の他の態様に係る光ビーコンは、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、道路の車線上に設置されたビーコンヘッドと、前記ビーコンヘッドに収容され、当該ビーコンヘッドに対して上流側に偏った方向にダウンリンク光を送出する光通信用の発光部材と、前記ビーコンヘッドに収容され、当該ビーコンヘッドの下方に入射光を送出する車両感知用の発光部材と、を備え、前記ダウンリンク光を前記車載機が受信可能なダウンリンク領域の道路幅方向の中心が、前記入射光の照射範囲である入射領域の中心よりも道路幅方向の外側に位置する。

（５） 本発明の一態様に係る車載機は、光ビーコンと光信号による無線通信を行う車載機であって、前記光信号よりなる上りフレームの送信と、前記光信号よりなる下りフレームの受信とを行う光送受信部と、下記に定義する第１の提供情報を不要なデータとして処理し、下記に定義する第２の提供情報を必要なデータとして処理する通信制御部と、を備える。

第１の提供情報：自車両の車両ＩＤの識別値が格納された車線通知情報を含む下りフレームを受信する前の下りフレームに含まれる提供情報
第２の提供情報：自車両の車両ＩＤの識別値が格納された車線通知情報を含む下りフレームを受信した後の下りフレームに含まれる提供情報

本発明によれば、光ビーコンが提供する簡易図形情報を用いて対向車両が誤ったナビゲーションを行うのを防止することができる。

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。 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。 光ビーコンの通信領域と入射領域を示す道路の側面図である。 上りフレーム（アップリンク情報）のフレーム構成図である。 下りフレーム（ダウンリンク情報）のフレーム構成図である。 ダウンリンク情報に含める提供情報の種別ごとの内容を示す表（現行規格表）である。 対向車両に下りフレームが提供される例を示す道路の平面図である。 第１実施形態に係る光ビーコンのダウンリンク領域及び入射領域の平面図である。 （ａ）は設置状態のビーコンヘッドを斜め下方から見た場合の斜視図であり、（ｂ）は設置状態のビーコンヘッドの側面図である。 ビーコンヘッドの内部構造を示す斜視図である。 （ａ）はビーコンヘッドの模式的な正面断面図であり、（ｂ）は光通信用の発光素子の拡大図である。 （ａ）はビーコンヘッドの模式的な正面断面図であり、（ｂ）及び（ｃ）は光通信用の発光素子の拡大図である。 （ａ）はビーコンヘッドの模式的な正面断面図であり、（ｂ）は光通信用の発光素子の拡大図である。 （ａ）及び（ｂ）はビーコンヘッドの模式的な正面断面図である。 （ａ）及び（ｂ）はビーコンヘッドの模式的な正面断面図である。 （ａ）はビーコンヘッドの模式的な正面断面図であり、（ｂ）及び（ｃ）は光通信用の発光部材を下から見た場合の平面図である。 通信車両及び対向車両とダウンリンク領域との位置関係を示す道路の平面図である。 第２実施形態に係る車載機が行う路車間通信の手順を示すシーケンス図である。

＜本発明の実施形態の概要＞
以下、本発明の実施形態の概要を列記して説明する。
（１） 本実施形態の光ビーコンは、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、道路の車線上に設置されたビーコンヘッドと、前記ビーコンヘッドに収容され、当該ビーコンヘッドに対して上流側に偏った方向にダウンリンク光を送出する光通信用の発光部材と、を備え、前記ダウンリンク光を前記車載機が受信可能なダウンリンク領域の道路幅方向の中心が、前記ビーコンヘッドに対応する車線の中心よりも道路幅方向の外側に位置する。

本実施形態の光ビーコンによれば、ダウンリンク領域の道路幅方向の中心（以下、「ダウンリンク中心」ともいう。）が車線の中心（以下、「車線中心」ともいう。）よりも道路幅方向の外側に位置するので、ダウンリンク中心を車線中心と一致させる場合に比べて、ダウンリンク領域の道路幅方向の内側部分における光量が低下し、対向車両がダウンリンク光を受信し難くなる。
このため、簡易図形情報を含むダウンリンク光を対向車両が受信する可能性を低減させることができ、対向車両が誤ったナビゲーションが行うのを防止することができる。

（２） 他の観点から見た本実施形態の光ビーコンは、光通信機能と車両感知機能を併有する光ビーコンに関する。
すなわち、この光ビーコンは、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、道路の車線上に設置されたビーコンヘッドと、前記ビーコンヘッドに収容され、当該ビーコンヘッドに対して上流側に偏った方向にダウンリンク光を送出する光通信用の発光部材と、前記ビーコンヘッドに収容され、当該ビーコンヘッドの下方に入射光を送出する車両感知用の発光部材と、を備え、前記ダウンリンク光を前記車載機が受信可能なダウンリンク領域の道路幅方向の中心が、前記入射光の照射範囲である入射領域の道路幅方向の中心よりも道路幅方向の外側に位置する。

ここで、光通信機能と車両感知機能を併有する光ビーコンでは、車両が車線幅内のどこを通行してもほぼ確実に車両を感知できるように、入射領域の道路幅方向の中心（以下、「入射中心」ともいう。）が車線中心とほぼ一致するように設置される。

本実施形態の光ビーコンによれば、ダウンリンク中心が入射中心（≒車線中心）の外側に位置するので、ダウンリンク中心を入射中心（≒車線中心）と一致させる場合に比べて、ダウンリンク領域の道路幅方向の内側部分における光量が低下し、対向車両がダウンリンク光を受信し難くなる。
このため、簡易図形情報を含むダウンリンク光を対向車両が受信する可能性を低下させることができ、対向車両が誤ったナビゲーションを行うのを防止することができる。

（３） 本実施形態の光ビーコンにおいて、前記ダウンリンク領域の道路幅方向の中心を前記車線の中心又は前記入射領域の道路幅方向の中心よりも道路幅方向の外側に位置させる領域設定は、例えば、前記光通信用の発光部材の発光方向を道路幅方向の外側に傾斜させることによって行うことができる。
かかる領域設定によれば、光通信用の発光部材の発光方向を傾斜させればよいので、後述する遮蔽部材などの別部材をビーコンヘッドに追加する必要がなく、部品点数を増加させずに所望の領域設定を行えるという利点がある。

（４） 本実施形態の光ビーコンにおいて、前記ダウンリンク領域の道路幅方向の中心を前記車線の中心又は前記入射領域の道路幅方向の中心よりも道路幅方向の外側に位置させる領域設定は、例えば、前記ダウンリンク光が道路幅方向の内側に拡散するのを抑制する遮蔽部材により行うこともできる。
かかる領域設定によれば、ダウンリンク光が道路幅方向の内側に拡散するのを遮蔽部材によって抑制する手法であるから、ダウンリンク光が対向車線に漏れるのを確実に防止できるという利点がある。

（５） 本実施形態の車載機は、光ビーコンと光信号による無線通信を行う車載機であって、前記光信号よりなる上りフレームの送信と、前記光信号よりなる下りフレームの受信とを行う光送受信部と、下記に定義する第１の提供情報を不要なデータとして処理し、下記に定義する第２の提供情報を必要なデータとして処理する通信制御部と、を備える。

第１の提供情報：自車両の車両ＩＤの識別値が格納された車線通知情報を含む下りフレームを受信する前の下りフレームに含まれる提供情報
第２の提供情報：自車両の車両ＩＤの識別値が格納された車線通知情報を含む下りフレームを受信した後の下りフレームに含まれる提供情報

本実施形態の車載機によれば、通信制御部が、第１の提供情報を不要なデータとして処理するので、対向車両の車載機が第１の下りフレームを受信したとしても、その下りフレームに含まれる簡易図形情報は不要なデータとして処理される。
一方、対向車両が第２の下りフレームを光ビーコンから受信する可能性はほぼ皆無であるから、第２の下りフレームに含まれる簡易図形情報が対向車両に提供されることは殆どない。

従って、本実施形態の車載機によれば、光ビーコンが提供する簡易図形情報を対向車両が利用するのを防止でき、光ビーコンが提供する簡易図形情報を用いて対向車両が誤ったナビゲーションを行うのを防止することができる。
また、本実施形態の車載機によれば、通信制御部が、第２の提供情報を必要なデータとして処理するので、正規の方向から通信領域に進入する通信車両の場合には、第２の下りフレームに含まれる簡易図形情報を利用することができる。

＜本発明の実施形態の詳細＞
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態の詳細を説明する。
なお、本実施形態では、車載機２から光ビーコン４に向けて送出する上りフレームを「アップリンク情報」又は「アップリンク信号」という場合がある。
また、光ビーコン４から車載機２に向けて送出される下りフレームを「ダウンリンク情報」又は「ダウンリンク信号」という場合がある。

〔システムの全体構成〕
図１は、本実施形態に係る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。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（図３参照）に搭載された車載機２とを備えている。

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とを備えている。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、通信制御などを行うビーコン制御機（通信制御部）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の例では４つ）のビーコンヘッド（投受光器）８とを有する。

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。

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、ビーコン制御機７は、光通信用の発光ユニット１３に対するダウンリンク方向の送信制御と、光通信用の受光ユニット１４に対するアップリンク方向の受信制御を同時に行う。
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。

〔光ビーコンの全体構成〕
光ビーコン４のビーコンヘッド８は、光通信用の送受信ユニット（光送受信部）１１と、車両感知用のセンサユニット１２とを筐体３１内に備えている（図１及び図３参照）。
このように、本実施形態の光ビーコン４では、１つビーコンヘッド８の筐体３１に、光通信と車両感知のための各ユニット１１，１２をそれぞれ組み込むことにより、光通信機能と車両感知機能とを併有した構造となっている。

送受信ユニット１１は、車載機２との間で光信号を無線で送受信する光トランシーバである。
図１に示すように、送受信ユニット１１は、ダウンリンク光ＤＯ（図３参照）を送出する光通信用の発光ユニット１３と、アップリンク光ＵＯ（図３参照）を受光して電気信号に変換する光通信用の受光ユニット１４とを有する。

光通信用の発光ユニット１３（以下、「通信用発光ユニット１３」ともいう。）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（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）からなる発光素子とを有する。
通信用発光ユニット１３の発光素子は、近赤外線の光信号であるダウンリンク光ＤＯを上流側に向かって斜め下方に送出する。

光通信用の受光ユニット１４（以下、「通信用受光ユニット１４」ともいう。）は、フォトダイオード（ＰＤ：Photo Diode）等からなる受光素子と、この受光素子が出力する電気信号を増幅してデジタル信号を生成する受信回路とを有する。
通信用受光ユニット１４の受光素子は、車載機２がビーコンヘッド８の手前で送出した近赤外線の光信号であるアップリンク光ＵＯを受光して電気信号に変換する。通信用受光ユニット１４の受信回路は、変換された電気信号から生成したデジタル信号をビーコン制御機７に送る。

センサユニット１２は、ビーコンヘッド８のほぼ直下を通過する車両２０の存在を非接触で感知するための光感知センサである。
図１に示すように、センサユニット１２は、入射光ＩＯ（図３参照）を送出する車両感知用の発光ユニット１５と、反射光ＲＯ（図３参照）を受光して電気信号に変換する車両感知用の受光ユニット１６とを有する。

車両感知用の発光ユニット１５（以下、「感知用発光ユニット１５」ともいう。）は、所定周期の光パルス信号である入射光ＩＯを下方向に送出する。
車両感知用の受光ユニット１６（以下、「感知用受光ユニット１６」ともいう。）は、上記入射光ＩＯの道路Ｒや車両２０に対する反射光ＲＯを受光し、受光した反射光ＲＯを電気信号に変換してビーコン制御機７に送る。

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、中央装置３との通信や所定の通信インタフェース規格に従って車載機２と路車間通信を行う通信制御部としての機能と、車両２０の感知制御部としての機能とを有する。
また、ビーコン制御機７は、通信制御や感知制御のためのコンピュータプログラムを記憶装置（図示せず）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が上記通信制御部及び感知制御部としての機能を実現する。

例えば、ビーコン制御機７は、車両ＩＤの識別値（以下、「ＩＤ値」ともいう。）が未格納である車線通知情報を含むダウンリンク信号（第１の下りフレーム）や、所定の提供情報を含むダウンリンク信号（第１の下りフレーム）を通信用発光ユニット１３に所定周期で常に送出させている。
ビーコン制御機７は、上記ダウンリンク信号の送出を継続しつつ、そのダウンリンク信号の受信を契機として車載機２が送信するであろう、ＩＤ値を含むアップリンク信号（上りフレーム）の受信の有無を判定している。

ビーコン制御機７は、通信用受光ユニット１４によりアップリンク信号の受信を検出すると、そのアップリンク信号から抽出したＩＤ値と車線番号値を格納した車線通知情報と、当該車両２０向けの提供情報とを生成し、生成した各情報を含む１又は複数のダウンリンク信号（第２の下りフレーム）を、通信用発光ユニット１３に所定時間（例えば、２５０〜３５０ｍｓ）だけ送出させる。

そして、ビーコン制御機７は、上記所定時間が経過すると、ダウンリンク信号に含める提供情報の内容を元に戻して、次に到来する車両２０の車載機２からのアップリンク信号の受信を待機する。
なお、ビーコン制御機７は、車両２０の位置及び時刻などの走行軌跡よりなるプローブデータなど、交通信号制御に有用な情報がアップリンク信号に含まれておれば、その情報を中央装置３に転送する。

ビーコン制御機７は、所定波長の入射光ＩＯを感知用発光ユニット１５に一定の強度及びパルス周期で常に送出させており、感知用受光ユニット１６が受光する反射光ＲＯの受光強度が閾値以上か否かにより、車両２０の存在を感知する。
この閾値は固定値とは限らず、例えば、反射光ＲＯの受光強度に応じた追従処理によって変動することもある。すなわち、ビーコン制御機７は、感知用受光ユニット１６において閾値以上の反射光ＲＯの受光強度が検出された場合に、車両２０の感知信号を生成し、その感知信号を中央装置３に送信する。

〔光ビーコンの設置状態〕
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に設置されている。
光ビーコン４は、各車線Ｒ１〜Ｒ４にそれぞれ対応して設けられた複数の前記ビーコンヘッド８と、これらのビーコンヘッド８を一括制御する通信制御部である１台の前記ビーコン制御機７とを備えている。

ビーコン制御機７は、道路Ｒの左側の歩道部分に立設した支柱１７に設置されている。また、各ビーコンヘッド８は、支柱１７から道路Ｒ側に水平に架設した架設バー（梁部材）１８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。
各ビーコンヘッド８の通信用発光ユニット１３は、自機の直下よりも車両進行方向の上流側に向けてダウンリンク光ＤＯを発光している。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が当該ビーコンヘッド８の上流側に設定されている。

また、各ビーコンヘッド８の感知用発光ユニット１５は、自機の直下に向けて入射光ＩＯを発光している。これにより、道路Ｒの所定の車線Ｒ１〜Ｒ４を通行する車両２０の感知エリアである入射領域Ｂが当該ビーコンヘッド８のほぼ直下に設定されている。

〔光ビーコンの通信領域と入射領域〕
図３は、光ビーコン４の通信領域Ａと入射領域Ｂを示す道路Ｒの側面図である。
図３に示すように、送受信ユニット１１の通信領域Ａは、車載機２によるダウンリンク光ＤＯの受光可能範囲であるダウンリンク領域ＤＡ（実線のハッチング部分）と、ビーコンヘッド８によるアップリンク光ＵＯの受光可能範囲であるアップリンク領域ＵＡ（破線のハッチング部分）とからなる。

２００１年８月３日に策定されたＵＴＭＳ（Universal Traffic Management System）協会の「光学式車両感知器 近赤外線式インタフェース規格 版２」（以下、「旧インタフェース規格」という。）によれば、双方の領域ＤＡ，ＵＡの上流端ｃ０は互いに一致することとされている。
また、旧インタフェース規格における各領域ＤＡ，ＵＡの上下流端位置の規格値（一般道路の場合）を例示すると、次の通りである。ただし、この規格値は、道路面からの高さＨが１．０ｍでかつ投受光器８の直下位置（原点Ｏ）から上流方向を正の数とした場合の値である。

ダウンリンク領域ＤＡの下流端位置ａ０：＋１．３ｍ
アップリンク領域ＵＡの下流端位置ｂ０：ａ０＋２．１ｍ（＝３．４ｍ）
双方領域ＤＡ，ＵＡの上流端位置ｃ０ ：ｂ０＋１．６ｍ（＝５．０ｍ）

センサユニット１２の入射領域Ｂは、感知用発光ユニット１５が道路Ｒに向けて入射する入射光ＩＯの照射範囲である。
入射領域Ｂの道路幅方向の中心は、ビーコンヘッド８に対応する車線Ｒ１〜Ｒ４の道路幅方向の中心とほぼ等しい位置にある。なお、入射光ＩＯの発光方向Ｖ１は、通常、鉛直方向に対して所定角度α（例えば、４．５°）だけ上流側（プラス側）に指向させるが、鉛直方向に対して所定角度だけ下流側（マイナス側）に指向させてもよい。

〔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（通信制御部）２１と車載ヘッド（光送受信部）２２とを備えている。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ＵＯ（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ＵＯ（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。

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を有する。
光受信部２４は、ダウンリンク方向の光信号を光電変換して電気信号を出力するフォトダイオード等よりなる受光素子と、出力された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有する。

ＵＴＭＳ協会の旧インタフェース規格によれば、車載機２の光送信部２３が送信するアップリンク光ＵＯの伝送速度は６４ｋｂｐｓであり、車載機２の光受信部２４が受信するダウンリンク光ＤＯの伝送速度は１０２４ｋｂｐｓである。
なお、２０１３年５月７日に策定されたＵＴＭＳ協会の「高度化光ビーコン 近赤外線式インタフェース規格 版２」（以下、「新インタフェース規格」という。）では、アップリンク速度が高低２種類のマルチレート（低速が６４ｋｂｐｓでかつ高速が２５６ｋｂｐｓ）に変更されている。

本実施形態の光ビーコン４及び車載機２は、上述の旧インタフェース規格及び新インタフェース規格のうちのいずれに従うものであってもよい。
新インタフェース規格に従う光ビーコン４は、従来通りの低速のアップリンク受信と、新たな高速アップリンク受信とが可能なマルチレート対応の光ビーコン（以下、「新光ビーコン」ともいう。）である。また、新インタフェース規格に従う車載機２は、従来通りの低速のアップリンク送信と、新たな高速アップリンク送信とが可能なマルチレート対応の車載機（以下、「新車載機」ともいう。）である。

なお、以下の説明において、光ビーコン４の新旧を区別する必要がある場合には、新光ビーコンを「新光ビーコン４Ａ」と記載し、旧光ビーコンを「旧光ビーコン４Ｂ」と記載することがある。
また、車載機２の新旧を区別する必要がある場合には、新車載機を「新車載機２Ａ」と記載し、旧車載機を「旧車載機２Ｂ」と記載することがある。

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（図示ぜず）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。

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、新インタフェース規格のようにアップリンク速度を高速化すれば、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。

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、自車両の車両ＩＤを含む上りフレーム（従来の伝送速度６４ｋｂｐｓの上りフレーム）を１つだけ、光送信部２３にアップリンク送信させる機能を有する。

図３に示すように、車両２０にはナビゲーション装置２５が搭載されている。ナビゲーション装置２５は、目的地まで通行する場合の最適経路を探索する経路探索部と、搭乗者が経路探索部に入力するための操作部と、演算結果である最適経路を画像や音声で搭乗者に案内するディスプレイ及びスピーカなどを有する。
経路探索部は、リンクコストが最小となる最小コスト経路を特定の経路探索ロジックによって算出するのが一般的である。この経路探索ロジックとしては、例えばダイクストラ法やポテンシャル法が利用される。

ナビゲーション装置２５は、ＧＰＳ信号から現在時刻を取得する時刻同期機能と、ＧＰＳ信号から自車両の現在位置（緯度、経度及び高度）を計測する位置検出機能と、方位センサによって自車両の方位及び角速度を計測する方位検出機能などを有する。
ナビゲーション装置２５は、道路地図データが格納された記憶装置（図示せず）も備えている。道路地図データは、経路探索部による探索処理に際して自車両の位置情報をマップマッチングするために使用される。

車載制御機２１は、通行規制に関する情報（例えば、図６中の「事象規制リンク情報」）や、ナビゲーションに有用な情報（例えば、図６中の「簡易図形情報」）がダウンリンク信号に含まれている場合には、その情報をナビゲーション装置２５に出力する。
ナビゲーション装置２５は、例えば、簡易図形情報を車載制御機２１から取得すると、その図形情報をディスプレイに表示させる。これにより、車両２０の搭乗者は、ビーコンヘッド８の下流側にある交差点付近の道路交通情報を示す簡易な画像などを予め視認することができる。

〔上りフレームのフレーム構成〕
図４は、上りフレーム（アップリンク情報）のフレーム構成図である。
図４に示すように、上りフレームの格納領域には、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。）が含まれる。

上りフレームでは、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。
上りフレームのヘッダ部には、「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。

「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。

上記の「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。

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。

「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。

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、下りフレームに格納してダウンリンク送信する。この提供情報は、規格上は「特別情報」（図６参照）と呼ばれる。
このように、光ビーコン４は、「サブシステムキー情報」の種別に基づいて、アップリンク受信後のダウンリンク情報に含める「特別情報」の種類を決定する。

「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が自動生成して車載機２に通知した車両ＩＤの識別値（数値でも記号でもよい。）を格納する領域である。車載機２は、アップリンク送信時に記憶する車両ＩＤの値を、上りフレームのヘッダ部の車両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る。「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る。新インタフェース規格では、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。

具体的には、新車載機２Ａは、低速の上りフレームを送信する場合は、「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」に所定値（例えば、「４」）を格納する。

従って、新光ビーコン４Ａは、受信した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「１」の場合は、新車載機２Ａからの低速フレームであると判定でき、受信した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」の場合は、新車載機２Ａからの高速フレームであると判定できる。
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を受信した場合は、通信相手が高速アップリンク送信に非対応の旧車載機２Ｂであると判定できる。

「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にはそのフラグ値を格納しない。

〔下りフレームのフレーム構成〕
図５は、下りフレーム（ダウンリンク情報）のフレーム構成図である。
図５に示すように、下りフレームの格納領域にも、上りフレームのフレーム構成（図４）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部が含まれる。

下りフレームでは、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。
下りフレームの実データ部に含める車載機２への提供情報は、光ビーコン４が車載機２から上りフレームを受信する前と後とで情報の種別が変化し得る。

すなわち、光ビーコン４は、上りフレームの受信前後において車載機２に対する提供情報の内容を切り替えることができる。
具体的には、光ビーコン４は、車載機２から上りフレームを受信する前（アップリンク受信前）にダウンリンク送信する下りフレーム（以下、「第１の下りフレーム」という。）には、２０１３年５月７日に策定されたＵＴＭＳ協会の「高度化光ビーコン 近赤外線式ＡＭＩＳ用通信アプリケーション規格 版１」（以下、「通信アプリケーション規格（版１）」という。）において、アップリンク情報の提供を条件としないと規定された情報（図６の「基本情報」など）を実データ部に含めることができる。

また、光ビーコン４は、車載機２から上りフレームを受信した後（アップリンク受信後）にダウンリンク送信する下りフレーム（以下、「第２の下りフレーム」という。）には、通信アプリケーション規格（版１）において、アップリンク情報の提供を条件としないと規定された情報（図６の「基本情報」など）だけでなく、通信アプリケーション規格（版１）においてアップリンク情報の提供を条件とすると規定された情報（図６の「付加情報」など）についても、実データ部に含めることができる。

光ビーコン４は、車載機２への単一情報種別の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つの下りフレームにより提供情報を車載機２に提供する。
光ビーコン４は、車載機２への単一情報種別の提供情報が実データ部の容量（１２３バイト）に収まらない場合は、複数の下りフレーム（下りフレーム群）に分けて送信することより、提供情報を車載機２に提供する。従って、１つの下りフレームに異なる情報種別が混在することはない。

図５に示すように、第１の下りフレームに含める提供情報の例としては、例えば、「車線通知情報」（ただし、車両ＩＤの識別値が未格納のもの。）や「現在位置情報」などがある。「車線通知情報」は、車両２０が走行する車線番号を通知するための情報であり、「現在位置情報」は、ビーコンヘッド８の設置地点の位置情報（緯度及び経度）である。
「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」が含まれる。光ビーコン４は、アップリンク受信前の下りフレームに含める車線通知情報には、「車両ＩＤ」にその識別値を格納していない。

光ビーコン４は、車両ＩＤの識別値（ＩＤ値）を含む上りフレームを車載機２から受信すると、取得したＩＤ値を車線通知情報の「車両ＩＤ」に格納した下りフレーム（以下、この下りフレームを「折り返しフレーム」ともいう。）を生成し、生成した折り返しフレームを所定間隔おきにダウンリンク送信する。
従って、車載機２は、受信した折り返しフレームの車線通知情報に自車両のＩＤ値が含まれているか否かにより、光ビーコン４との通信確立を判定することができる。

また、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、折り返しフレームに含まれる車線通知情報の「車線番号」に記す。
従って、車載機２は、受信した折り返しフレームの車線通知情報に含まれる車線番号値から、自車両がどの車線を走行中かを判定することができる。

「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。
光ビーコン４は、自機が新光ビーコン４Ａである場合は、下りフレームの「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、自機が旧光ビーコン４Ｂの場合は、下りフレームの「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。

従って、新車載機２Ａは、下りフレームの「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。

アップリンク受信後に光ビーコン４の送受信ユニット１１が繰り返し送信する下りフレーム群は、１〜８０個の下りフレームで構成され、旧インタフェース規格の場合には、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、上記の送信可能時間の範囲内で繰り返し送信され、下りフレームの送信周期は約１ｍｓである。

従って、例えば、３つの下りフレームで１つの有意なデータ（提供情報）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、新インタフェース規格の光ビーコン４Ａでは、ダウンリンク領域ＤＡがビーコンヘッド８の直下付近まで拡大しているので、１〜８０個の下りフレームで構成される下りフレーム群を繰り返し送信する回数を増加させることができる。

図５に示すように、第２の下りフレームに含める提供情報の例としては、例えば、「路線信号情報」や「旅行速度リンク情報」などがある。なお、これらの情報の内容については後述する。

〔提供情報の具体例〕
図６は、ダウンリンク情報に含める提供情報の種別ごとの内容を示す表である。
この表は、前述の通信アプリケーション規格（版１）に規定された「ダウンリンク情報の提供情報種別」の表（以下、「現行規格表」という。）から、「分類」、「情報種別」、「概要（目的）」、及び「提供条件」の欄を抜き出して作成した表である。
図６の「分類」の欄に示すように、ダウンリンク情報に含める提供情報は、「一般情報」と「特別情報」に大別される。一般情報は更に「基本情報」と「付加情報」に分類され、付加情報は更に「共通情報」と「個別情報」に分類される。

「一般情報」とは、一般ユーザ（特定ユーザ以外）と特定ユーザに対して提供を行う情報のことをいう。
「基本情報」とは、アップリンク情報の提供にかかわらず、すべてのユーザに対して提供を行う情報のことをいう。すなわち、車載機２からのアップリンク情報の提供を条件とせずに、車載機２に提供することができる情報である。

「付加情報」とは、アップリンク情報の有無により、ユーザに対して提供を行う情報のことをいう。すなわち、車載機２からのアップリンク情報の提供を条件として、車載機２に提供することができる情報である。
「共通情報」とは、すべての情報提供対象ユーザに対して内容が同一（画一的）な付加情報のことをいう。

「個別情報」とは、情報提供対象ユーザに対して内容が個々に異なる付加情報（個々の近赤外線式車載通信機からのリクエストによって、光ビーコンから提供する情報が個々に異なる情報）のことをいう。
「特別情報」とは、予め交通管理者が認めた特定ユーザ（有資格者）に対して提供を行う情報のことをいう。

図６の「情報種別」の欄に示すように、「基本情報」には、「現在位置情報」、「接続ネットワーク情報」、「緊急メッセージ」、「注意警戒情報」、「メッセージ情報」、「簡易図形情報１」、「簡易図形情報２」、「駐車場情報」、「事象規制リンク情報」、「障害情報」、「区間旅行時間情報」、及び「センタネットワーク障害通知情報」の１２種類の情報が含まれる。これらの情報の内容は、図６の「概要」の欄に記載の通りである。

上記の１２種類の情報は「基本情報」に含まれるので、図６の「提供条件」の欄が「なし」となっている。すなわち、これらの１２種類の情報は、車載機２からのアップリンク情報の提供を条件としないので、現行規格表に従う光ビーコン４は、第１及び第２の下りフレームの双方によってこれらの１２種類の情報をダウンリンク送信することができる、
基本情報に含まれる情報のうち、「現在位置情報」は、具体的には、ビーコンヘッド８の設置地点の位置情報（緯度及び経度）である。

「簡易図形情報１」は、道路交通情報等がパターン化された簡単な図形や文字よりなる図形情報のうち、可変の情報である。可変の情報とは、例えば、渋滞中の道路について赤色や文字等によりその旨を表示する情報のことである。
「簡易図形情報２」は、道路交通情報等がパターン化された簡単な図形や文字よりなる図形情報のうち、固定の情報である。固定の情報とは、例えば、道路の線形や行き先方面などの情報のことである。

簡易図形情報１と簡易図形情報２に分離されているのは、渋滞などの交通状況は曜日や時間帯によって変動し易いことを考慮し、可変の情報と固定の情報を分離することによってダウンリンク情報に含めるデータ量を削減するためである。
なお、本実施形態において、単に「簡易図形情報」という場合には、少なくとも「簡易図形情報２」が含まれており、「簡易図形情報１」については包含／非包含のどちらでもよいことを意味する。

図６の「基本情報」は、これに分類される１２種類の情報を光ビーコン４が必ず提供することを担保するものではない。従って、光ビーコン４の設置地点などの状況に応じて、１２種類未満の情報種別しか提供されない場合もある。

図６の「情報種別」の欄に示すように、「共通情報」には、「渋滞リンク情報」、「渋滞・旅行時間リンク情報」、「旅行速度リンク情報」、及び「路線信号情報」の４種類の情報がある。これらの情報の具体的な内容は、図６の「概要」の欄に記載の通りである。
例えば、共通情報に含まれる情報のうち、「渋滞リンク情報」は、渋滞の位置及び度合いをリンク単位で表した情報である。「渋滞・旅行時間リンク情報」は、渋滞リンク情報に含まれるリンクに対して、当該リンクの旅行時間情報を加えた情報である。

上記の４種類の情報のうち、「渋滞リンク情報」は、図６の「提供条件」の欄が「条件１」（＝車載機２がアップリンク情報を提供していないとき）となっている。また、「渋滞・旅行時間リンク情報」は、図６の「提供条件」の欄が「条件２」（＝車載機２がアップリンク情報を提供しているとき）となっている。
従って、現行規格表に従う光ビーコン４は、渋滞リンク情報をアップリンク受信前に車載機２に提供し、渋滞・旅行時間リンク情報をアップリンク受信後に車載機２に提供する。

具体的には、現行規格表に従う光ビーコン４は、アップリンク受信前にダウンリンク送信する第１の下りフレームに、「渋滞リンク情報」を含める。
また、現行規格表に従う光ビーコン４は、その後に上りフレームをアップリンク受信した場合には、渋滞リンク情報に旅行時間情報を含めた「渋滞・旅行時間リンク情報」を生成し、生成した情報を第２の下りフレームに含めてダウンリンク送信する。

「旅行速度リンク情報」は、図６の「提供条件」の欄が「条件３」（＝車載機２が旅行時間計測詳細情報のアップリンク情報を提供しているとき）となっている。「旅行時間計測詳細情報」とは、車両２０が過去に通過してきた道路の狭域リンク番号と、車載機２で所持するタイマ値とを対にして生成された旅行時間の詳細情報のことをいう。
従って、現行規格表に従う光ビーコン４は、「旅行速度リンク情報」については、第２の下りフレームに含めてダウンリンク送信する。

具体的には、現行規格表に従う光ビーコン４は、アップリンク受信前の第１の下りフレームには、「旅行速度リンク情報」を含めない。
また、現行規格表に従う光ビーコン４は、その後に旅行時間計測詳細情報を含む上りフレームをアップリンク受信した場合には、「旅行速度リンク情報」を第２の下りフレームに含めてダウンリンク送信する。

「路線信号情報」は、図６の「提供条件」の欄が「条件４」（＝車載機２が車両計測情報２のアップリンク情報を提供しているとき）となっている。「車両計測情報２」とは、車両２０のプローブデータのうちで、所定時間および所定距離ごとの軌跡点を基本として計測された情報のことを意味する。
従って、現行規格表に従う光ビーコン４は、「路線信号情報」については、アップリンク受信後に車載機２に提供する。

具体的には、現行規格表に従う光ビーコン４は、アップリンク受信前の第１の下りフレームには、「路線信号情報」を含めない。
また、現行規格表に従う光ビーコン４は、上記のプローブデータよりなる車両計測情報２を含む上りフレームをアップリンク受信した場合には、「路線信号情報」を第２の下りフレームに含めてダウンリンク送信する。

図６の「情報種別」の欄に示すように、「個別情報」には、「車線通知情報」のみが含まれる。車線通知情報は、車両２０に車線番号を提供するための情報である。
「車線通知情報」は、図６の「提供条件」の欄が「なし」となっている。従って、現行規格表に従う光ビーコン４は、車線通知情報を第１及び第２の下りフレームの双方によってダウンリンク送信することができる。

もっとも、車線通知情報は、ユーザに対して内容が個々に異なる付加情報（個別情報）でもあり、アップリンク受信の前後によって内容が変化する。
具体的には、現行規格表に従う光ビーコン４は、アップリンク受信前の第１の下りフレームには、ＩＤ値と車線番号値が未格納の車線通知情報を含める。また、現行規格表に従う光ビーコン４は、アップリンク受信後の第２の下りフレームには、上りフレームから抽出したＩＤ値と上りフレームを取得したビーコンヘッド８に対応する車線番号値とを格納した車線通知情報を含める。

図６の「情報種別」の欄に示すように、「特定情報」とは、特定ユーザごとに定義された情報のことを意味する。
特別情報には、例えば、車両運行管理システム（ＭＯＣＳ）、公共車両優先システム（ＰＴＰＳ）、安全運転支援システム（ＤＳＳＳ）などのシステムの規格に準拠した情報が含まれる。

現行規格表に従う光ビーコン４は、上記のいずれかのシステムの規格に準拠する「サブシステムキー情報」（図４参照）を含む上りフレームを受信したことを条件として、各システムの規格に応じた提供情報を含む第２の下りフレームをダウンリンク送信する。
このように、特別情報は、車載機２によるアップリンク情報（＝サブシステムキー情報）の提供を条件として、第２の下りフレームによって車載機２に提供される。

〔対向車両に関する光ビーコンの問題点〕
図７は、対向車両２０Ｂに下りフレームが提供される例を示す道路Ｒの平面図である。
図７に示す例では、交差点Ｊの東側が「Ｘ方面」、交差点Ｊの西側が「Ｙ方面」、交差点Ｊの南側が「Ｚ方面」、交差点Ｊの北側が「Ｑ方面」であると仮定する。なお、各方面の前に付したＸ、Ｙ、Ｚ及びＱには、例えば東京や大阪などの地名が入る。

また、交差点Ｊに西側（Ｙ方面）から流入する上り道路ＲＬ１と、交差点Ｊから西側（Ｙ方面）に流出する下り道路ＲＬ２は、中央分離帯なしの状態で黄線によって区分されており、各道路ＲＬ１，ＲＬ２はそれぞれ片側２車線であるとする。
更に、光ビーコン４のビーコンヘッド８は、上り道路ＲＬ１における交差点Ｊの西側（Ｙ方面）に隣接する交差点（図示省略）の流出路に設置されており、上り道路ＲＬ１を通行する車両２０（以下、「通信車両２０Ａ」という。）がビーコンヘッド８の通信領域Ａにおいて光ビーコン４と路車間通信する。

上述の通り、現行規格表では、簡易図形情報は車載機２によるアップリンク情報の提供を条件としない「基本情報」（図６参照）に分類されている。
従って、通信車両２０Ａの車載機２は、光ビーコン４に上りフレームをアップリンク送信しなくても、光ビーコン４から東側（Ｘ方面）の簡易図形情報を取得できる。このため、通信車両２０Ａのナビゲーション装置２５は、図７の上側のナビ画面に例示する、交差点Ｊに対応する道路部分の簡易図形をディスプレイに表示させることができる。

ところで、旧インタフェース規格及び新インタフェース規格では、ダウンリンク領域ＤＡ（図３）の道路幅方向の範囲は、車線の中心を原点として左右方向に±１．７５ｍの位置において、所定値（＝４．５μＷ／ｃｍ^２）以上のダウンリンク光量が得られる範囲であると規定されている。
従って、中央分離帯なしで対向する道路ＲＬ１，ＲＬ２において、例えば、上り道路ＲＬ１の右側車線幅が比較的小さい場合には、ビーコンヘッド８の通信領域Ａの一部が対向車線である下り道路ＲＬ２の右側車線にはみ出るおそれがある。

そして、通信アプリケーション規格（版１）の現行規格表では、簡易図形情報はアップリンク受信を条件としない「基本情報」に属するので、現行規格表に従う光ビーコン４は、下り道路ＲＬ１を走行する車両２０が通信領域Ａを通過していない期間中でも、簡易図形情報を含む第１の下りフレームを送信しなければならない。
このため、下り道路ＲＬ２の右側車線を西側（Ｙ方面）に向かって走行する車両２０（以下、「対向車両２０Ｂ」と記載する。）が、光ビーコン４から東側（Ｘ方面）の簡易図形情報を含む第１の下りフレームを受信する可能性がある。

この場合、例えば図７の下側のナビ画面に例示するように、対向車両２０Ｂのナビゲーション装置２５が、対向車両２０Ｂが既に通過した東側（Ｘ方面）の道路部分の簡易図形をディスプレイに表示してしまい、対向車両２０Ｂの搭乗者に誤ったナビゲーションが行われることになる。

〔第１実施形態：問題点を解決するための光ビーコン〕
そこで、第１実施形態では、ダウンリンク領域ＤＡを車線に対して道路幅方向の外側に偏在させる領域設定を行うことにより、ダウンリンク光ＤＯが対向側の下り道路ＲＬ２の幹側車線に拡散するのをできるだけ抑制し、これによって上述の問題点を解決する。

図８は、第１実施形態に係る光ビーコン４のダウンリンク領域ＤＡ及び入射領域Ｂの平面図である。
なお、以下の説明では、車線の中心を「車線中心ＣＬ」といい、ダウンリンク領域ＤＡの道路幅方向の中心を「ダウンリンク中心Ａ１」といい、入射領域Ｂの道路幅方向の中心を「入射中心Ｂ１」という。

また、光ビーコン４が路車間通信を行う正式な道路（図７の「上り道路ＲＬ１」）の右側車線を「通信車線」といい、通信車線と中央分離線を挟んで対向する道路（図７の「下り道路ＲＬ２」）の右側車線を「対向車線」という。
図８に示すように、本実施形態の光ビーコン４では、上り道路ＲＬ１の通信車線に対応するビーコンヘッド８は、入射中心Ｂ１が車線中心ＣＬとほぼ一致するように領域設定された入射領域Ｂを有する。その理由は、車両２０が通信車線内のどこを通行しても、ほぼ確実に出力２０を感知できるようにするためである。

これに対して、ビーコンヘッド８のダウンリンク領域ＤＡは、ダウンリンク中心Ａ１が車線中心ＣＬよりも道路幅方向の外側（車両進行方向から見て左側：中央分離線と反対側）に位置するように領域設定されている。
この場合、ダウンリンク中心Ａ１が車線中心ＣＬと一致する通常の領域設定と対比すると、ダウンリンク領域ＤＡの道路幅方向の外側部分が左側車線にはみ出る。しかし、道路幅方向の内側部分は、中央分離線からはみ出る部分がないか或いは小さくなる。

すなわち、ダウンリンク中心Ａ１を車線中心ＣＬと一致させる場合に比べて、ダウンリンク領域ＤＡの内側部分における光量が低下し、対向車線を走行する対向車両２０Ｂがダウンリンク光ＤＯを受信し難くなる。
このため、光ビーコン４が簡易図形情報を含むダウンリンク光ＤＯを常に送出しても、対向車両２０Ｂがダウンリンク光ＤＯを受信する可能性が低減し、対向車両２０Ｂにおいて誤ったナビゲーションが行われるのを防止することができる。

なお、図８の例では、車両感知機能を有する光ビーコン４を例示したが、車両感知機能のない光ビーコンでも、上記と同様の領域設定を行うことにしてもよい。
すなわち、車両感知機能のない光ビーコンの場合でも、ダウンリンク中心Ａ１を車線中心ＣＬよりも道路幅方向の外側にずらす領域設定を行うことにより、上記と同様の作用効果が得られる。

図８に示すような、ダウンリンク領域ＤＡを通信車線に対して外側に偏在させる領域設定は、例えば、光通信用の発光部材の発光方向Ｕ１を道路幅方向の外側に傾斜させことによって行うことができる。以下、この場合のビーコンヘッド８の構造例を説明する。

（ビーコンヘッドの外観構成）
図９は、第１実施形態のビーコンヘッド８の設置状態における外観構成を示す。図９（ａ）は、設置状態のビーコンヘッド８を斜め下方から見た場合の斜視図であり、図９（ｂ）は、設置状態のビーコンヘッド８の側面図である。

図９に示すように、ビーコンヘッド８は、底部に傾斜面３６が形成された筐体３１と、この筐体３１の左右両側面を支持する門型のブラケット３２とを有する。このブラケット３２の左右方向中央部は、クランプ３３を介して梁部材１８に固定されている。これにより、筐体３１が梁部材１８の下方に吊り下げ状態で取り付けられている。

筐体３１は、上方が開口した平面視ほぼ長方形状のケーシング３４と、このケーシング３４の上方開口部のフランジ部分に接合する天井プレート３５とから構成されている。
ケーシング３４の底部には、上流側に位置する第１底面部３６と、下流側に位置する第２底面部３７が形成されている。第１底面部３６は、第２底面部３７の上流縁から更に上流側に向かうに従って上方に傾斜した傾斜面となっており、第２底面部３７は、図９の設置状態においてほぼ水平にセットされる平面となっている。

第１底面部３６には、左右一対の長方形状の透過窓部３６Ｌ，３６Ｒが間隔をおいて左右方向に並設されている。
これらの透過窓部３６Ｌ，３６Ｒは、第１底面部３６に形成した左右一対の開口部を、車載機２との光通信に用いる所定波長（前述の通信インタフェース規格に準拠する波長帯）の光を主として透過させる光透過シートで閉塞することによって構成されている。

２つの透過窓部３６Ｌ，３６Ｒのうち、左側窓部３６Ｌは、アップリンク光ＵＯの受光窓であり、光通信用の受光部材４３（図１０参照）に対応する。従って、車載機２が送出したアップリンク光ＵＯは、左側窓部３６Ｌを透過して当該受光部材４３に到達する。
これに対して、右側窓部３６Ｒは、ダウンリンク光ＤＯの投光窓であり、光通信用の発光部材４２（図１０参照）に対応する。従って、当該発光部材４２が送出するダウンリンク光ＤＯは、右側窓部３６Ｒを透過して筐体３１の外部に照射される。

第２底面部３７にも、左右一対の長方形状の透過窓部３７Ｌ，３７Ｒが間隔をおいて左右方向に並設されている。
これらの透過窓部３７Ｌ，３７Ｒは、第２底面部３７に形成した左右一対の開口部を、車両感知に用いる所定波長の光を主として透過させる光透過シートで閉塞することによって構成されている。

２つの透過窓部３７Ｌ，３７Ｒのうち、左側窓部３７Ｌは、入射光ＩＯの投光窓であり、車載感知用の発光部材４５（図５参照）に対応する。従って、当該発光部材４５が送出する入射光ＩＯは、左側窓部３７Ｌを透過して筐体３１の外部に照射される。
これに対して、右側窓部３７Ｒは、反射光ＲＯの受光窓であり、車両感知用の受光部材４６（図５参照）に対応する。従って、道路Ｒや車両２０などに当たって反射した入射光ＩＯの反射光ＲＯは、右側窓部３７Ｒを透過して当該受光部材４６に到達する。

（ビーコンヘッドの内部構成）
図１０は、第１実施形態のビーコンヘッド８の内部構造を示す斜視図である。
具体的には、図１０は、図９（ａ）に示す筐体３１を上下反転させ、その反転状態の筐体３１からケーシング３４を取り外した場合の内部構造を示す斜視図である。
なお、図９（ａ）と図１０を対比すれば明らかな通り、図１０における上流側／下流側と左側／右側の方向定義は、図１０（ａ）に示す設置状態の場合に倣っている。

図１０に示すように、送受信ユニット１１は、左右一対の平板状の回路基板４１Ｒ，４１Ｌと、右側の回路基板４１Ｒに配置された光通信用の発光部材４２と、左側の回路基板４１Ｌに配置された光通信用の受光部材４３とを有する。
光通信用の発光部材４２は、例えばＬＥＤよりなる多数の発光素子４２Ａを備え、これらの発光素子４２Ａを回路基板４１Ｒの所定範囲に縦横に配列することによって構成されている。

光通信用の受光部材４３は、回路基板４１Ｌに取り付けられた例えばＰＤよりなる受光素子４３Ａと、この受光素子４３Ａの受光面にアップリンク光ＵＯを集光するレンズ４３Ｂとから構成されている。
送受信ユニット１１を構成する左右の回路基板４１Ｌ，４１Ｒは、ケーシング３４の第１底面部３６と同様に、設置状態において上流側ほど上位となるように傾斜している。

図１０に示す天井プレート３５の外周縁部にケーシング３４のフランジ部分を接合して、筐体３１を組み立てると、光通信用の発光部材４２を構成するすべての発光素子４２Ａが、第１底面部３６の右側窓部３６Ｒ（図９参照）の光透過シートに近接し、右側窓部３６Ｒの枠内に収まるように配置される。また、この場合、光通信用の受光部材４３のレンズ４３Ｂが、第１底面部３６の左側窓部３６Ｌ（図９参照）の光透過シートに近接し、左側窓部３６Ｌの枠内に収まるように配置される。

センサユニット１２は、左右方向に長い回路基板４４ａと、回路基板４４ａの左側部分に接合された回路基板４４ｂと、回路基板４４ａに設けられた車両感知用の発光部材４５と、回路基板４４ｂに設けられた車両感知用の受光部材４６とを有する。
車両感知用の発光部材４５は、例えばＬＥＤよりなる多数の発光素子４５Ａを備え、これらの発光素子４５Ａを回路基板４４ｂの所定範囲に縦横に配列することによって構成されている。

具体的には、車両感知用の発光部材４５は、回路基板４４ｂに対して、車両進行方向（図１０の上流側／下流側方向）の縦列と、道路幅方向（図１０の左側／右側方向）の横列とに、発光素子４５Ａを２次元配列することによって構成されている。
なお、図１０の例では、合計２０個の発光素子４５Ａが、縦４列×横５列に配列されているが、発光素子４５Ａの配列パターンはこれに限定されるものではなく、例えば、複数の発光素子４５Ａをいわゆる千鳥状に配列することにしてもよい。

車両感知用の受光部材４６は、回路基板４４ａの右側部分に取り付けられた例えばＰＤよりなる受光素子４６Ａと、この受光素子４６Ａの受光面に反射光ＲＯを集光するレンズ４６Ｂとから構成されている。
なお、図１０の例では、センサユニット１２の回路基板４４が受光用基板４４ａと発光用基板４４ｂに分離されているが、これらの基板を分離せず、発光部材４５と受光部材４６を一体物の回路基板に実装してもよい。

図１０に示す天井プレート３５の外周縁部にケーシング３４のフランジ部分を接合して、筐体３１を組み立てると、車両感知用の発光部材４５を構成するすべての発光素子４５Ａが、第２底面部３７の左側窓部３７Ｌ（図９参照）の光透過シートのほぼ真上に位置し、左側窓部３７Ｌの枠内に収まるように配置される。
また、この場合、車両感知用の受光部材４６のレンズ４６Ｂが、第２底面部３７の右側窓部３７Ｒ（図９参照）の光透過シートのほぼ直上に近接し、右側窓部３７Ｒの枠内に収まるように配置される。

図９及び図１０において、「Ｕ１」は発光部材４２によるダウンリンク光ＤＯの「発光方向」を示し、「Ｕ２」は受光部材４３によるアップリンク光ＵＯの「受光方向」を示している。
ここで、「発光方向Ｕ１」とは、縦横に配列された複数の発光素子４２Ａを１つの光源とみなした場合に、その１つの光源から送出されるダウンリンク光ＤＯの光軸方向のことをいう。従って、発光方向Ｕ１は、発光部材４２の設置範囲の中心を通って回路基板４１Ｒを垂直に貫通する中心線の方向とほぼ一致する。

これに対して、「受光方向Ｕ２」とは、受光部材４３を構成するレンズ４３Ｂの光軸方向のことをいう。
従って、レンズ４３Ｂの光軸方向が回路基板４１Ｌに垂直となるようにレンズ４３Ｂが取り付けられている場合には、受光方向Ｕ２は、レンズ４３Ｂの中心を通って回路基板４１Ｌを垂直に貫通する中心線の方向とほぼ一致する。

図９及び図１０において、「Ｖ１」は発光部材４５による入射光ＩＯの「発光方向」を示し、「Ｖ２」は受光部材４６による反射光ＲＯの「受光方向」を示している。
ここで、「発光方向Ｖ１」とは、縦横に配列された複数の発光素子４５Ａを１つの光源とみなした場合に、その１つの光源から送出される入射光ＩＯの光軸方向のことをいう。従って、発光方向Ｖ１は、発光部材４５の設置範囲の中心を通って回路基板４４ｂを垂直に貫通する中心線の方向とほぼ一致する。

これに対して、「受光方向Ｖ２」とは、受光部材４６を構成するレンズ４６Ｂの光軸方向のことをいう。
従って、レンズ４６Ｂの光軸方向が回路基板４４ａに垂直となるようにレンズ４６Ｂが取り付けられている場合には、受光方向Ｖ２は、レンズ４６Ｂの中心を通って回路基板４４ａを垂直に貫通する中心線の方向とほぼ一致する。

通常のビーコンヘッド８では、筐体３１を車線中心ＣＬの直上に配置し、筐体３１の幅方向を道路幅方向に一致させると、発光部材４２の発光方向Ｕ１、受光部材４３の受光方向Ｕ２及び発光部材４５の発光方向Ｖ１がいずれも車線中心ＣＬとほぼ一致するようになっている。
これに対して、本実施形態のビーコンヘッド８では、図９（ａ）の太い矢印Ｆに示すように、発光部材４２の発光方向Ｕ１だけが左側（道路幅方向の外側）にずれた状態となるように、回路基板４１Ｒを道路幅方向に対してもやや傾斜させている。

このため、本実施形態のビーコンヘッド８によれば、筐体３１を車線中心ＣＬの直上に適切な方向に配置すると、図８に示すように、入射中心Ｂ１を車線中心ＣＬと一致させつつ、発光方向Ｕ１を道路幅方向の外側に傾斜した状態にセットすることができる。
これにより、ダウンリンク中心Ａ１が車線中心ＣＬよりも道路幅方向の外側に位置するようにダウンリンク領域ＤＡの領域設定を行うことができ、ダウンリンク領域ＤＡのみを通信車線に対して道路幅方向の外側に偏在させることができる。

なお、図９及び図１０に例示したビーコンヘッド８では、送受信ユニット１１とセンサユニット１２との間で、発光部材４２，４５と受光部材４３，４６の設置個所が左右で逆転した構造を採用しているが、それらの設置個所を左右方向で一致させてもよい。

（第１実施形態の変形例１）
図１１（ａ）は、光通信用の発光部材４２の部分に着目した、ビーコンヘッド８の模式的な正面断面図であり、図１１（ｂ）は、光通信用の発光素子４２Ａの拡大図である。
変形例１では、発光部材４２の回路基板４１Ｌを傾斜させるのではなく、右側の指向性が左側の指向性よりも狭い発光素子４２Ａよりなる偏指向素子５１を回路基板４１に実装することにより、発光部材４２の全体的な発光方向Ｕ１を外側に偏向させている。

偏指向素子５１は、例えば、表面実装型の発光素子（ＳＭＤ：Surface Mount Device）５２の改良品よりなり、当該ＳＭＤ５２と、このＳＭＤ５２の発光面に接合された例えば透明樹脂よりなるレンズ５３とを備える。ＳＭＤ５２は、半値全角が比較的大きい（例えば６０度程度）発光素子であるが、レンズ５３を発光面に取り付けることによって半値全角を絞ることができる。

図１１（ｂ）に示すように、レンズ５３は、水平に対する接線の傾斜角度が左側よりも右側の方が大きくなるように偏った凸湾曲面を有している。この凸湾曲面を有するレンズ５３により、ＳＭＤ５２からレンズ５３を通過して下方に送出される光の右側の半値全角が左側の半値全角よりも小さくなっている。これにより、偏指向素子５１の右側の指向性が左側の指向性よりも狭指向性となっている。
従って、偏指向素子５１を回路基板４１に実装することにより、回路基板４１を傾斜させなくても、発光部材４２の発光方向Ｕ１を左側すなわち道路幅方向の外側に偏向させることができる。

（第１実施形態の変形例２）
図１２（ａ）は、光通信用の発光部材４２の部分に着目した、ビーコンヘッド８の模式的な正面断面図であり、図１２（ｂ）及び（ｃ）は、光通信用の発光素子４２Ａの拡大図である。
変形例２では、発光部材４２の回路基板４１Ｌを傾斜させるのではなく、発光方向が左側に向けられた発光素子４２Ａよりなる偏向素子５４を回路基板４１に実装することにより、発光部材４２の全体的な発光方向Ｕ１を外側に偏向させている。

偏向素子５４は、例えば、ＳＭＤ５２の改良品よりなり、当該ＳＭＤ５２と、このＳＭＤ５２の発光面に接合された例えば透明樹脂よりなる筒状の偏光体５５とを備える。ＳＭＤ５２は、半値全角が比較的大きい（例えば６０度程度）発光素子であるが、発光面に偏光体５５を取り付けることによって半値全角を絞りつつ、発光方向を左側に偏らせることができる。

図１２（ｂ）に示すように、偏光体５５は、先端がほぼ半球である円筒形状の透明体よりなり、斜めに切断された基端面をＳＭＤ５２の発光面に接合することにより、先端が左側に向けられている。かかる偏光体５５により、ＳＭＤ５２から偏光体５５を通過して送出される光の半値全角が絞られ、偏光体５５からの発光方向が左側に向けられている。
従って、かかる偏向素子５４を回路基板４１に実装することにより、回路基板４１を傾斜させなくても、発光部材４２の発光方向Ｕ１を左側すなわち道路幅方向の左側に偏向させることができる。

偏向素子５４は、図１２（ｃ）に示すように、リード線５６を有する砲弾型の発光素子５７であってもよい。この場合、先端が左側に向くようにリード線５６を屈曲させることにより、発光方向が左側に向くように回路基板４１に取り付けることができる。
また、回路基板４１に斜めに挿入孔を開けておき、この挿入孔にリード線５６を挿通して固定することにより、発光方向が左側に向くように砲弾型の発光素子５７を回路基板４１に取り付けることにしてもよい。

（第１実施形態の変形例３）
図１３（ａ）は、光通信用の発光部材４２の部分に着目した、ビーコンヘッド８の模式的な正面断面図であり、図１３（ｂ）は、光通信用の発光素子４２Ａの拡大図である。
変形例３では、左右両側の指向性が同じでかつ双方の指向性が絞られた発光素子４２Ａよりなる狭指向素子５８を採用している。

狭指向素子５８は、例えば、ＳＭＤ５２の改良品よりなり、当該ＳＭＤ５２と、このＳＭＤ５２の発光面に接合された例えば透明樹脂よりなるレンズ５９とを備える。ＳＭＤ５２は、半値全角が比較的大きい（例えば６０度程度）発光素子であるが、発光面にレンズ５９を取り付けることによって左右両側の半値全角を絞ることができる。

図１３（ｂ）に示すように、レンズ５９は、水平に対する接線の傾斜角度が左側と右側で同じである左右対称の凸湾曲面を有している。この凸湾曲面を有するレンズ５９により、ＳＭＤ５２からレンズ５３を通過して下方に送出される光の半値全角が左右両側で同じになっており、狭指向素子５８の左右両側の指向性がともに絞られている。
従って、かかる狭指向素子５８を回路基板４１に実装することにより、回路基板４１を傾斜させなくても、道路幅方向の内側（右側）の対向車線にまで、ダウンリンク光ＤＯが広がるのを防止することができる。

（第１実施形態の変形例４）
図１４（ａ）及び（ｂ）は、光通信用の発光部材４２の部分に着目した、ビーコンヘッド８の模式的な正面断面図である。
変形例４では、発光部材４２の回路基板４１Ｌを傾斜させるのではなく、指向性が狭い発光素子４２Ａと、指向性が広い発光素子４２Ａとを同じ回路基板４１に配列することにより、発光部材４２の全体的な発光方向Ｕ１を外側に偏向させている。

図１４（ａ）の例では、指向性が狭い発光素子４２Ａは狭指向素子５８よりなり、指向性が広い発光素子４２ＡはＳＭＤ５２よりなる。狭指向素子５８は、発光部材４２の右側部分に配列され、ＳＭＤ５２は発光部材４２の左側部分に配列されている。
図１４（ａ）に示すように、回路基板４１が筐体３１内の浅い位置に収容され、透過窓部３６Ｒに比較的近接している場合は、狭指向素子５８を発光部材４２の右側部分に配置することにより、回路基板４１を傾斜させなくても、道路幅方向の内側（右側）の対向車線にまで、ダウンリンク光ＤＯが広がるのを防止することができる。

すなわち、回路基板４１が透過窓部３６Ｒから比較的近い位置に配置される場合に、発光部材４２を構成する発光素子４２Ａとして、すべて指向性の広いＳＭＤ５２を採用すると、発光部材４２における道路幅方向の内側（右側）の部分に位置するＳＭＤ５２の光が対向車線にまで広がるおそれがある。
そこで、図１４（ａ）の例では、発光部材４２における道路幅方向の内側（右側）の部分に、ＳＭＤ５２にレンズ５９をかぶせた狭指向素子５８を採用することにより、対向車線にまで光が広がるのを抑制している。

図１４（ｂ）の例も、指向性が狭い発光素子４２Ａは狭指向素子５８よりなり、指向性が広い発光素子４２ＡはＳＭＤ５２よりなる。ただし、狭指向素子５８は、発光部材４２の左側部分に配列され、ＳＭＤ５２は発光部材４２の右側部分に配列されている。
図１４（ｂ）に示すように、回路基板４１が筐体３１内の深い位置に収容され、透過窓部３６Ｒから比較的遠い場合は、狭指向素子５８を発光部材４２の左側部分に配置することにより、道路幅方向の内側（右側）の対向車線にまで、ダウンリンク光ＤＯが広がるのを防止することができる。

すなわち、回路基板４１が透過窓部３６Ｒから比較的遠い位置に配置される場合に、発光部材４２を構成する発光素子４２Ａとして、すべて指向性の広いＳＭＤ５２を採用すると、回路基板４１が透過窓部３６Ｒから比較近い場合に比べて、対向車線への光は筐体３１で遮られ易くなるものの、発光部材４２における道路幅方向の外側（左側）の部分に位置するＳＭＤ５２の光については、筐体３１に遮られずに透過窓部３６Ｒから対向車線にまで広がるおそれがある。
そこで、図１４（ｂ）の例では、発光部材４２における道路幅方向の外側（左側）の部分に、ＳＭＤ５２にレンズ５９をかぶせた狭指向素子５８を採用することにより、対向車線にまで光が広がるのを抑制している。

（第１実施形態の変形例５）
図１５（ａ）及び（ｂ）は、光通信用の発光部材４２の部分に着目した、ビーコンヘッド８の模式的な正面断面図である。
変形例５では、発光部材４２の回路基板４１Ｌを傾斜させるのではなく、左側に偏向された発光素子４２Ａと、指向性が広い発光素子４２Ａとを同じ回路基板４１に配列することにより、発光部材４２の全体的な発光方向Ｕ１を外側に偏向させている。

図１５（ａ）の例では、左側に偏向された発光素子４２Ａは偏指向素子５１又は偏向素子５４よりなり、指向性が広い発光素子４２ＡはＳＭＤ５２よりなる。偏指向素子５１又は偏向素子５４は、発光部材４２の右側部分に配列され、ＳＭＤ５２は発光部材４２の左側部分に配列されている。
図１５（ａ）に示すように、回路基板４１が筐体３１内の浅い位置に収容され、透過窓部３６Ｒに比較的近接している場合は、偏指向素子５１又は偏向素子５４を発光部材４２の右側部分に配置することにより、回路基板４１を傾斜させなくても、道路幅方向の内側（右側）の対向車線にまで、ダウンリンク光ＤＯが広がるのを防止することができる。

その理由は、図１４（ａ）の例で述べた通り、発光部材４２が透過窓部３６Ｒから比較的近い位置に配置される場合には、発光部材４２における道路幅方向の内側（右側）の部分に位置する発光素子４２Ａについての、道路幅方向の内側（右側）への指向性を狭めることが、対向車線への光の広がりの抑制に役立つからである。

図１５（ｂ）の例も、指向性が狭い発光素子４２Ａは偏指向素子５１又は偏向素子５４よりなり、指向性が広い発光素子４２ＡはＳＭＤ５２よりなる。ただし、偏指向素子５１又は偏向素子５４は、発光部材４２の左側部分に配列され、ＳＭＤ５２は発光部材４２の右側部分に配列されている。
図１５（ｂ）に示すように、回路基板４１が筐体３１内の深い位置に収容され、透過窓部３６Ｒから比較的遠い場合は、偏指向素子５１又は偏向素子５４を発光部材４２の左側部分に配置することにより、道路幅方向の内側（右側）の対向車線にまで、ダウンリンク光ＤＯが広がるのを防止することができる。

その理由は、図１４（ｂ）の例で述べた通り、発光部材４２が透過窓部３６Ｒから比較的遠い位置に配置される場合には、発光部材４２における道路幅方向の外側（左側）の部分に位置する発光素子４２Ａについての、道路幅方向の内側（右側）への指向性を狭めることが、対向車線への光の広がりの抑制に役立つからである。

（第１実施形態の変形例６）
図１６（ａ）は、光通信用の発光部材４２の部分に着目した、ビーコンヘッド８の模式的な正面断面図であり、図１３（ｂ）及び（ｃ）は、光通信用の発光部材４２を下から見た場合の平面図である。

変形例２では、発光部材４２の発光方向Ｕ１を左側（道路幅方向の外側）に偏向させるのではなく、遮蔽部材６０によってダウンリンク光ＵＯが右側（道路幅方向の内側）に拡散するのを抑制する。
これにより、ダウンリンク領域ＤＡの道路幅方向の内側部分の到達光量を減らし、結果的に、ダウンリンク中心Ａ１が車線中心ＣＬよりも道路幅方向の外側にずれたダウンリンク領域ＤＡが得られる。

図１６（ａ）及び（ｂ）の例では、遮蔽部材６０が、車両進行方向に沿って延設された複数の遮蔽プレート６１よりなる。
各遮蔽プレート６１は、車両進行方向に並ぶ縦列の発光素子４２Ａの右側を遮蔽するように、道路幅方向に間隔を置いて配置されている。すなわち、遮蔽プレート６１は、縦列を構成する発光素子４２Ａの右側における、当該発光素子４２Ａに接触するか或いは僅かに離れた距離で近接した位置に配置され、その位置から下方に垂下状に延びている。

遮蔽プレート６１の固定方法は任意であるが、図例では、遮蔽プレート６１の上端縁が回路基板４１に固定されている。
遮蔽プレート６１は、回路基板４１に垂直に取り付ける必要はなく、回路基板４１に対して傾斜させて取り付けてもよい。例えば、図１６（ａ）の例において、遮蔽プレート６１の下端を左側（道路幅方向の外側）に傾けると、遮蔽プレート６１の高さを短寸にしても所望の遮蔽効果を期待でき、遮蔽プレート６１の上下寸法を短縮できる。

図１６（ａ）の例では、遮蔽プレート６１が透過窓部３６Ｒを貫通しているが、遮蔽プレート６１は、筐体３１内に収納されていてもよいし、筐体３１の下面から垂下状に露出していてもよい。

図１６（ｃ）に示すように、遮蔽部材６０は、各発光素子４５Ａの右側（道路幅方向の内側）をそれぞれ遮蔽するように配置された複数の遮蔽小片６２であってもよい。
遮蔽小片６２は、回路基板４１に任意のパターンで配列された各発光素子４２Ａの右側における、当該発光素子４２Ａに接触するか或いは僅かに離れた距離で近接した位置に配置されており、その位置から下方に垂下状に延びている。
遮蔽小片６２の固定方法も任意であるが、遮蔽プレート６１の場合と同様に、上端縁を回路基板４１に固定する方法を採用すればよい。

なお、第１実施形態（変形例１〜６を含む。）に例示した対向車線へのダウンリンク光ＤＯの漏れ防止のための方策は、各々の方策を単独で１つのビーコンヘッド８に採用できることは勿論のこと、例えば回路基板４１Ｌを傾斜させる方策（第１実施形態）と変形例１を同時に採用するなど、２つ以上の方策の組み合わせを１つのビーコンヘッド８に採用することにしてもよい。

〔第２実施形態：問題点を解決するための車載機〕
第２実施形態では、車載機２が、第１の下りフレームＤＬ１に含まれる提供情報を不要なデータとして処理することにより、対向車両２０Ｂが自車両に無関係の簡易図形情報をナビゲーションに利用する可能性を少なくし、これによって上述の問題点を解決する。

図１７は、通信車両２０Ａ及び対向車両２０Ｂとダウンリンク領域ＤＡとの位置関係を示す道路の平面図である。
図１７に示すように、通信車線のダウンリンク領域ＤＡは、ビーコンヘッド８に対して西側に偏っているので、光ビーコン４は、ビーコンヘッド８に向けて東側上方に送出される通信車両２０Ａの上りフレームＵＬ１については当然に受信することができ、その受信に応じて通信車両２０Ａのための第２の下りフレームＤＬ２を送信することができる。

これに対して、対向車両２０Ｂが、対向車線に漏れた第１の下りフレームＤＬ１をたまたま検出したために上りフレームＵＬ１を送信しても、対向車両２０Ｂの上りフレームＵＬ１はビーコンヘッド８と反対側の西側上方に向けて送出されることになる。
従って、対向車両２０Ｂが第１の下りフレームＤＬ１を受信しても、光ビーコン４が対向車両２０Ｂの上りフレームＵＬ１を受信することはなく、対向車両２０Ｂのための第２の下りフレームＤＬ２を送信することは、殆どあり得ないと考えられる。

すなわち、光ビーコン４は、正規の方向から進入する通信車両２０Ａとの関係では、通信を確立して、通信車両２０Ａのための第２の下りフレームＤＬ２を送信するが、反対方向の対向車両２０Ｂとの関係では、通信が確立することはなく、対向車両２０Ｂのための第２の下りフレームＤＬ２を送信しないと考えられる。
このため、車載機２側において、第１の下りフレームＤＬ１に含まれる提供情報を使用しないことにすれば、対向車両２０Ｂが反対車線の光ビーコン４の簡易図形情報を用いて誤ったナビゲーションを行うことを防止することができる。

図１８は、第２実施形態に係る車載機２が行う路車間通信の手順を示すシーケンス図である。
図１８において、「車両ＩＤあり」とは、車両ＩＤの識別値がフレームの所定の格納領域に格納されていることを意味し、「車両ＩＤなし」とは、車両ＩＤの識別値がフレームの所定の格納領域に格納されていないことを意味する。

また、白丸を付した下りフレームは、車両ＩＤなしの車線通知情報を含む下りフレームを示し、黒丸を付した上りフレームは、車両ＩＤありのヘッダ部を含む上りフレームを示し、黒丸を付した下りフレームは、車両ＩＤありの車線通知情報を含む下りフレーム（折り返しフレーム）を示す。

「ＤＬ１」は、光ビーコン４がアップリンク受信前にダウンリンク送信する「第１の下りフレーム」を意味し、「ＵＬ１」は、車載機２が通信領域Ａを通行する間にアップリンク送信する「上りフレーム」を意味し、「ＤＬ２」は、光ビーコン４がアップリンク受信後にダウンリンク送信する「第２の下りフレーム」を意味する。

以下の路車間通信の説明では、動作主体が光ビーコン４及び車載機２となっているが、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。

図１８に示すように、光ビーコン４は、車線Ｒ１〜Ｒ４ごとに設けられた各ビーコンヘッド８から、第１の下りフレームＤＬ１を所定の送信周期で送信し続けている。
本実施形態の光ビーコン４は、現行規格表（図６）に基づいて動作する。従って、光ビーコン４は、第１の下りフレームＤＬ１に含める提供情報として、車両ＩＤなしの車線通知情報と、簡易図形情報などを含む基本情報（図６参照）を採用している。

車両２０がダウンリンク領域ＤＡに入ると、車載機２は、車両ＩＤなしの車線通知情報を含む第１の下りフレームＤＬ１、或いは、基本情報などを含む第１の下りフレームＤＬ１を受信する。
これにより、車載機２は、自機が搭載された車両２０が光ビーコン４の通信領域Ａの内部に入ったことを察知する。

この際、車載機２は、ヘッダ部に自車両のＩＤ値を格納した上りフレームＵＬ１（以下、「ＩＤ格納フレーム」ともいう。）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る。そして、生成したＩＤ格納フレーム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。
車載機２は、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格納フレームの実データ部にそれらの情報を格納する。

光ビーコン４は、受信フレームのＣＲＣチェック等を経てＩＤ格納フレームを正規に受信すると、遅くとも１０ｍ秒以内に、アップリンク受信後に提供する提供情報の判定を行い、判定した提供情報を含む第２の下りフレームＤＬ２の繰り返し送信を開始する。
第２の下りフレームＤＬ２には、先頭部分で繰り返し送信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）の他、その後に繰り返し送信される共通情報（渋滞リンク情報を除く。）、特別情報及び基本情報などがある。

すなわち、折り返しフレーム以外の第２の下りフレームＤＬ２は、共通情報（ただし、渋滞リンク情報を除く。）、特別情報あるいは基本情報が実データ部に格納された第２の下りフレームＤＬ２である。
現行規格表（図６）では、簡易図形情報を含む基本情報の提供条件が「なし」となっており、アップリンク情報の提供を条件としないので、光ビーコン４は、第１の下りフレームＤＬ１と第２の下りフレームＤＬ２の双方により、簡易図形情報を含む基本情報をダウンリンク送信する。

第２の下りフレームＤＬ２の繰り返し送信は、所定時間（例えば２５０〜３５０ｍ秒）内において可能な限り繰り返される。
図１５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、所定の送信期間中に繰り返し送信される一連の下りフレームＤＬ２（図例では５個の下りフレームＤＬ２）のうちの１つであり、一連の下りフレームＤＬ２の先頭にのみにおいて繰り返し（図例では５フレームごと）送信される。

旧インタフェース規格及び新インタフェース規格では、１種類の提供情報を最大８０個までの下りフレームＤＬ２に格納できる。このため、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つの割合でダウンリンク送信される。
車載機２は、光ビーコン４から複数の第２の下りフレームＤＬ２を受信し、受信した第２の下りフレームＤＬ２の中で、自車両の車両ＩＤの識別値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。

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ｔ１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、車両ＩＤありの上りフレームＵＬ１を再送する。

この場合、車載機２は、例えば、車両ＩＤありの上りフレームＵＬ１を送信してから所定時間（例えば３０ｍｓ）が経過した後に、再び車両ＩＤありの上りフレームＵＬ１を送信する。車載機２は、この上りフレームＵＬ１の再送動作を、車両ＩＤのループバックが成功するまで繰り返す。

車載機２は、第１及び第２の下りフレームＤＬ１，ＤＬ２によって順次取得する提供情報を、時系列データとして自機のバッファにいったん記憶する。
また、車載機２は、折返しフレームによってＩＤ確認が成功した時点ｔ１（自車両のＩＤ値の検出時点）より前に記憶した提供情報については、バッファから消去してその提供情報を破棄し、その時点ｔ１以後に記憶した提供情報については、バッファに残してその提供情報を取り込む。

このように、車載機２は、自車両の車両ＩＤの識別値が格納された車線通知情報を含む下りフレーム（折返しフレーム）を受信する前の第１の下りフレームＤＬ１に含まれる第１の提供情報については、その情報を破棄する。
また、自車両の車両ＩＤの識別値が格納された車線通知情報を含む下りフレーム（折返しフレーム）を受信した後の第２の下りフレームＤＬ２に含まれる第２の提供情報については、その情報を取り込む。

上記のデータ処理により、通信車両２０Ａ及び対向車両２０Ｂが取り込むことができるデータの内容を対比して説明すると、次のようになる。
すなわち、通信車両２０Ａは、通常、光ビーコン４との通信を確立して第１及び第２の下りフレームＤＬ１，ＤＬ２を受信する。従って、通信車両２０Ａの車載機２は、第１の提供情報を破棄しかつ第２の提供情報を取り込む。簡易図形情報などを含む基本情報は第２の提供情報としても得られるので、第１の提供情報を破棄しても特に不都合はない。

他方、対向車両２０Ｂは、前述の通り、光ビーコン４との通信を確立できないので、第１の下りフレームＤＬ１をたまたま受信したとしても、対向車両２０Ｂが第２の下りフレームＤＬ２を受信することはまずない。
従って、対向車両２０Ｂの車載機２の場合は、第２の提供情報を取得することが殆どないことに加えて、第１の提供情報を取得してもこれを破棄するので、簡易図形情報などを含む基本情報は対向車両２０Ｂのナビゲーション装置２５に出力されなくなる。

なお、第２実施形態において、第１の提供情報をバッファから即座に消去するのではなく、ナビゲーション装置２５に出力しない旨のフラグ付きの情報として記憶装置に残しておいてもよい。
すなわち、第２実施形態において、第１の提供情報については、ナビゲーション装置２５に出力しない不要なデータとして処理すればよく、必ずしもバッファから破棄する必要はない。

〔車載機の効果〕
本実施形態の車載機２によれば、ビーコン制御機７が、折返しフレームの受信前に取得した第１の提供情報を不要なデータとして処理するので、対向車両２０Ｂの車載機２が第１の下りフレームＤＬ１を受信したとしても、その下りフレームＤＬ１に含まれる簡易図形情報がナビゲーション装置２５に出力されることはない。
一方、対向車両２０Ｂは、光ビーコン４と通信を確立できないため、第２の下りフレームＤＬ２を受信する可能性はほぼ皆無であるから（図１４参照）、第２の下りフレームＤＬ２に含まれる簡易図形情報が対向車両２０Ｂに提供されることは殆どない。

従って、本実施形態の車載機２によれば、光ビーコン４が提供する簡易図形情報を対向車両２０Ｂが利用する可能性をほぼ無くすことができ、対向車両２０Ｂが誤ったナビゲーションを行うのを防止することができる。
また、本実施形態の車載機２によれば、ビーコン制御機７が、折返しフレームの受信後に取得した第２の提供情報を必要なデータとして処理するので、正規の方向からダウンリンクＤＡに進入する通信車両２０Ａの場合には、第２の下りフレームＤＬ２に含まれる簡易図形情報を利用したナビゲーションが可能となる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の権利範囲は、上述の実施形態の内容ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及びその範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 交通管制システム
２ 車載機
３ 中央装置
４ 光ビーコン
５ 通信回線
６ 通信部
７ ビーコン制御機
８ ビーコンヘッド
１１ 送受信ユニット
１２ センサユニット
１３ 通信用の発光ユニット
１４ 通信用の受光ユニット
１５ 感知用の発光ユニット
１６ 感知用の受光ユニット
１７ 支柱
１８ 梁部材
２０ 車両
２０Ｂ 対向車両
２０Ａ 通信車両
２１ 車載制御機（通信制御部）
２２ 車載ヘッド（光送受信部）
２３ 光送信部
２４ 光受信部
２５ ナビゲーション装置
３１ 筐体
３２ ブラケット
３３ クランプ
３４ ケーシング
３５ 天井プレート
３６ 第１底面部（傾斜面）
３６Ｌ，３６Ｒ 透過窓部
３７ 第２底面部
３７Ｌ，３７Ｒ 透過窓部
４１ 回路基板
４１Ｒ，４１Ｌ 回路基板
４１ 回路基板
４２ 発光部材
４２Ａ 発光素子
４３ 受光部材
４３Ａ 受光素子
４３Ｂ レンズ
４４ 回路基板
４４ａ，４４ｂ 回路基板
４５ 発光部材
４５Ａ 発光素子
４６ 受光部材
４６Ａ 受光素子
４６Ｂ レンズ
５１ 偏指向素子
５２ ＳＭＤ
５３ レンズ
５４ 偏向素子
５５ 偏向体
５６ リード線
５７ 砲弾型の発光素子
５８ 狭指向素子
５９ レンズ
６０ 遮蔽部材
６１ 遮蔽プレート
６２ 遮蔽小片
ＵＬ１ 上りフレーム
ＤＬ１ 第１の下りフレーム
ＤＬ２ 第２の下りフレーム

Claims (5)

1. 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、
   道路の車線上に設置されたビーコンヘッドと、
   前記ビーコンヘッドに収容され、当該ビーコンヘッドに対して上流側に偏った方向にダウンリンク光を送出する光通信用の発光部材と、を備え、
   前記ダウンリンク光を前記車載機が受信可能なダウンリンク領域の道路幅方向の中心が、前記ビーコンヘッドに対応する車線の中心よりも道路幅方向の外側に位置する光ビーコン。
2. 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、
   道路の車線上に設置されたビーコンヘッドと、
   前記ビーコンヘッドに収容され、当該ビーコンヘッドに対して上流側に偏った方向にダウンリンク光を送出する光通信用の発光部材と、
   前記ビーコンヘッドに収容され、当該ビーコンヘッドの下方に入射光を送出する車両感知用の発光部材と、を備え、
   前記ダウンリンク光を前記車載機が受信可能なダウンリンク領域の道路幅方向の中心が、前記入射光の照射範囲である入射領域の道路幅方向の中心よりも道路幅方向の外側に位置する光ビーコン。
3. 前記ダウンリンク領域の道路幅方向の中心を前記車線の中心又は前記入射領域の道路幅方向の中心よりも道路幅方向の外側に位置させる領域設定は、前記光通信用の発光部材の発光方向を道路幅方向の外側に傾斜させることによって行われている請求項１又は請求項２に記載の光ビーコン。
4. 前記ダウンリンク領域の道路幅方向の中心を前記車線の中心又は前記入射領域の道路幅方向の中心よりも道路幅方向の外側に位置させる領域設定は、前記ダウンリンク光が道路幅方向の内側に拡散するのを抑制する遮蔽部材により行われている請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の光ビーコン。
5. 光ビーコンと光信号による無線通信を行う車載機であって、
   前記光信号よりなる上りフレームの送信と、前記光信号よりなる下りフレームの受信とを行う光送受信部と、
   下記に定義する第１の提供情報を不要なデータとして処理し、下記に定義する第２の提供情報を必要なデータとして処理する通信制御部と、を備える車載機。
   第１の提供情報：自車両の車両ＩＤの識別値が格納された車線通知情報を含む下りフレームを受信する前の下りフレームに含まれる提供情報
   第２の提供情報：自車両の車両ＩＤの識別値が格納された車線通知情報を含む下りフレームを受信した後の下りフレームに含まれる提供情報

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