JP2019134425A - 見通し外シナリオでの車両間ミリ波通信 - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、「VEHICULAR MILLIMETER WAVE COMMUNICATION FOR NON-LINE OF SIGHT SCENARIOS」と題し、2018年2月1日に出願された米国特許出願第15/886,825
号の優先権を主張する。これらの特許出願は、その全体が参照によって本願明細書に援用される。
ある方法は、第1の車両において、第2の車両の位置、第2の車両の速度、及び第2の車両の進行方向を表す車両データを含む、1又は複数の無線メッセージを受信するステップを含む。本方法は、センサデータを判定するステップをさらに含む。本方法は、前記車両データ及び前記センサデータに基づいて、潜在的な妨害を回避するNLOS経路を決定するステップをさらに含む。本方法は、ビーム到達率が閾値率を満たしたことに基づいて、前記NLOS経路の成立が予測されるかどうかを判定するステップをさらに含む。本方法は、前記NLOS経路の成立が予測されたことに応答して、潜在的な妨害の発生が予測
される前に、前記NLOS経路に基づいて第1の車両と第2の車両との間でビームアライメントを実行するステップをさらに含む。本方法は、第2の車両に対してミリ波通信を送信するステップをさらに含む。
びビーム幅調整のうちの少なくとも1つを含む送信方式を適合させる、コンピュータコードを含む。いくつかの実施形態では、前記車載コンピュータシステムは、別のコンピュータコードであって、前記車載コンピュータシステムに、前記NLOS経路の不成立が予測されたことに応答して、見通し内(LOS)経路に基づいて第1の車両と第2の車両との間でビームアライメントを実行させる、コンピュータコードを含む。
いくつかの実施形態では、前記NLOS経路を決定するステップは、レイトレーシングを実行して前記RSUと前記車両との間のNLOS経路を決定するステップを含む。
いくつかの実施形態では、前記NLOS経路は、反射体にビームを反射させて潜在的な妨害を発生させる遮蔽体を回避するステップを含む。
いくつかの実施形態では、前記動作は、ビーム反射時のビームの経路長及び反射損失に基づいて変調、エラー訂正、及びビーム幅調整のうちの少なくとも1つを含む送信方式を適合させるステップをさらに含む。
いくつかの実施形態では、前記動作は、前記NLOS経路の不成立が予測されたことに応答して、見通し内(LOS)経路に基づいて前記RSUと前記車両との間でビームアライメントを実行するステップをさらに含む。
ミリ波通信を行う複数の車両間におけるビームアライメントを実行する方法であって、第一の車両が、第二の車両の位置を表す車両データを含む無線メッセージを受信する受信ステップと、センサデータを取得する取得ステップと、前記車両データおよび前記センサデータに基づいて、前記第一の車両と前記第二の車両が見通し範囲外においてミリ波無線通信を行うための伝播経路であるNLOS経路を生成する経路生成ステップと、ビーム到達率が閾値を満たしたか否かに基づいて、前記NLOS経路が成立するか否かを判定する判定ステップと、前記NLOS経路が成立する場合に、前記NLOS経路によって、前記第一の車両と前記第二の車両との間のビームアライメントを実行する調整ステップと、を含む。
ミリ波通信を行う複数の車両間におけるビームアライメントを実行する車載コンピュータを含むシステムであって、前記車載コンピュータは、第一の車両が、第二の車両の位置を表す車両データを含む無線メッセージを受信する受信ステップと、センサデータを取得する取得ステップと、前記車両データおよび前記センサデータに基づいて、前記第一の車両と前記第二の車両が見通し範囲外においてミリ波無線通信を行うための伝播経路である
NLOS経路を生成する経路生成ステップと、ビーム到達率が閾値を満たしたか否かに基づいて、前記NLOS経路が成立するか否かを判定する判定ステップと、前記NLOS経路が成立する場合に、前記NLOS経路によって、前記第一の車両と前記第二の車両との間のビームアライメントを実行する調整ステップと、を実行する。
ミリ波通信を行う路側装置が、車両に対するビームアライメントを実行する方法であって、前記路側装置が、前記車両の位置を表す車両データを含む無線メッセージを受信する受信ステップと、センサデータを取得する取得ステップと、前記車両データおよび前記センサデータから、環境中の物体の位置および反射率を含むマップを生成する生成ステップと、前記マップに基づいて、見通し範囲外において前記車両とミリ波無線通信を行うための伝播経路であるNLOS経路を生成する経路生成ステップと、前記NLOS経路が成立するか否かを判定する判定ステップと、前記NLOS経路が成立する場合に、前記NLOS経路によって、前記路側装置と前記車両との間のビームアライメントを実行する調整ステップと、を含む。
また、前記経路生成ステップでは、遮蔽体となる物体を回避した前記NLOS経路を生成することを特徴としてもよい。
また、前記センサデータは、前記物体の表面材質に関するデータを含み、前記経路生成ステップでは、前記NLOS経路として、前記物体にミリ波ビームを反射させることで前記遮蔽体を回避する経路を生成することを特徴としてもよい。
また、ミリ波ビームの経路長および前記ミリ波ビームが反射した際の反射ロスに基づいて、変調方式、エラー訂正方式、ビーム幅のうちの少なくともいずれかを含む伝送方式を決定するステップをさらに含むことを特徴としてもよい。
また、前記NLOS経路が成立しない場合に、見通し内経路(LOS)によって、前記第一の車両と前記第二の車両との間のビームアライメントを実行することを特徴としてもよい。
また、前記無線メッセージは、前記第二の車両、前記第一の車両と前記第二の車両の間を遮蔽する遮蔽車両、路側装置のいずれかから送信されることを特徴としてもよい。
また、前記無線メッセージは、前記第一の車両と前記第二の車両との間を遮蔽する遮蔽車両から送信されたメッセージを含み、前記車両データは、前記遮蔽車両の位置を含むことを特徴としてもよい。
第1の車両はセンサデータを判定する。たとえば、センサデータはカメラ、光による検出と測距(LIDAR)、及びレーダなどを含むセンサセットによって生成される。第1の車両は、車両データを含む1又は複数の無線メッセージを受信する。前記無線メッセージは短距離専用通信メッセージ(DSRC)、ロングタームエボリューションによる車車間・路車間通信(LTE−V2X)メッセージ、及び802.11pによるメッセージのうちの少なくとも1つを含みうる。車両データは、第2の車両の位置、第2の車両の速度、及び第2の車両の進行方向を表している。
図1を参照すると、いくつかの実施形態による、ビームアライメントアプリケーション
199の動作環境100が示されている。図示したように、動作環境100は以下の構成要素、すなわち第1の車両121と、路側ユニット(RSU)122と、第2の車両123とを含む。これらの構成要素は、ネットワーク105によって互いに通信可能に結合されている。
拠した精度で第2の車両123の地理的位置を表す車両データ155を取得するために、GPS衛星と無線通信するハードウェアを含む。DSRC規格は、2台の車両(そのうちの1台は、たとえば第2の車両123である)が隣接するレーンに位置しているかを推定するのに十分な精度を車両データ155が有するように要求する。いくつかの実施形態では、DSRC準拠GPSユニット140Aは、オープンスカイ下で68%の確率をもってその実際の位置から1.5メートル以内でその二次元位置を特定し、モニタリングし、かつ追跡するように動作可能である。走行車線の幅は通常3.7メートルであるため、車両データ155の2次元誤差が1.5メートル未満であるときはいつでも、車両データ155を解析して、複数の車線において同時に走行中の2又は複数の車両(そのうちの1台は、たとえば第2の車両123である)の相対位置に基づいて、第2の車両123がどの車線を走行中であるかを判定できる。
両の位置は緯度、経度、高度、位置精度、及び当該位置と関連付けられた時間を含む。車両の動作は変速状態、車両の速度、車両の進行方向、車両のハンドル角、3軸の加速度及びヨーレートを含む車両用の4方向の加速度セット、並びにブレーキシステムの状態を含む。いくつかの実施形態では、部分1は車両の大きさも含む。
又は装置の構成要素若しくはモジュール(たとえば、無線機、インフォテインメントシステム、エアコン、フロントガラスワイパ、乗員用シートの位置をずらすシステム、車両ウィンドウの高さを変更するシステム、車両の前照灯、車室灯など)を含むが、これは前記システム又は装置の状態を第1の車両121の車載コンピュータに報告するものであり、前記状態は第1の車両121の他の構成要素によってモニタリング又は制御される。
あるので、ここではその説明を省略する。DSRC無線機146B及びミリ波通信無線機147Bは、上述したDSRC無線機146A及びミリ波通信無線機147Aとそれぞれ同様であるので、ここではそれらの説明を省略する。
ここで図2を参照すると、いくつかの実施形態による、図1の第1の車両121のビームアライメントアプリケーション199を含む、例示的なコンピュータシステム200を示すブロック図が図示されている。
20に通信可能に結合されている。通信ユニット145Aは、信号線244を介してバス120に通信可能に結合されている。センサセット150は、信号線246を介してバス120に通信可能に結合されている。
ョン199の構成要素からデータを受信し、そのデータをメモリ127A(又はメモリ127Aのバッファ若しくはキャッシュ)に格納する。たとえば、通信モジュール202は、DSRC準拠GPSユニット140Aから車両データ155を受信し、かつセンサセット150からセンサデータ157を受信し、これらの車両データ155及びセンサデータ157をメモリ127A(又はメモリ127Aのバッファ若しくはキャッシュ)に格納する。通信モジュール202は、車両データ155を第2の車両123及び/又はRSU122に送信するように、通信ユニット145Aにさらに指示する。
ル204は、車両データ155及びセンサデータ157を共通のフォーマットに変換し、かつ車両データ155及びセンサデータ157の集約を使用して、第1の車両121と第2の車両123との間の環境における点群を生成する。前記マップは、前記環境内に存在する各オブジェクトの表面の反射率をさらに含む。
なお、本明細書におけるレイトレーシングとは、ミリ波ビームを光線とみなしてその伝播経路をシミュレートする手法(波線追跡法)である。
なお、NLOS経路が成立するとは、NLOS経路によって、十分な品質をもった通信が行えることを意味する。
た場合、経路モジュール204はLOS経路の使用を決定する。これは、到達すると予測される信号の割合が79%となり、80%の閾値率を満たすことができないためである。
なお、ビーム到達率は実測値であってもよいし、予測値であってもよい。
ここで図7を参照すると、第1の車両121と第2の車両123との間でビームアライメントを実行するための方法700が示されている。方法700について本明細書に記載しているステップの1又は複数は、図1のビームアライメントアプリケーション199及び/又は図2のコンピュータシステム200によって実行される。
なお、実施形態の説明では、妨害の発生が予測される前にビームアライメントを実行したが、NLOS経路の生成、当該経路の有効性の検証、ビームアライメントは、遮蔽体による妨害が発生した後に行ってもよい。
量記憶装置や、実行中に大容量記憶装置からデータを取得する回数を減らすためにいくつかのプログラムコードを一時的に記憶するキャッシュメモリなどを含む。
さらに、モジュール・処理・特徴・属性・方法およびその他の本発明の態様は、ソフトウェア、ハードウェア、ファームウェアもしくはこれらの組合せとして実装できる。また、本発明をソフトウェアとして実装する場合には、モジュールなどの各要素は、どのような様式で実装されても良い。例えば、スタンドアローンのプログラム、大きなプログラムの一部、異なる複数のプログラム、静的あるいは動的なリンクライブラリー、カーネルローダブルモジュール、デバイスドライバー、その他コンピュータプログラミングの当業者にとって既知な方式として実装することができる。さらに、本発明の実装は特定のプログラミング言語に限定されるものではないし、特定のオペレーティングシステムや環境に限定されるものでもない。以上のように、上記の本発明の説明は限定的なものではなく例示的なものであり、本発明の範囲は添付の特許請求の範囲にしたがって定められる。
105 ネットワーク
120 バス
121 第1の車両
122 路側ユニット(RSU)
123 第2の車両
125 プロセッサ
146 DSRC無線機
147 ミリ波通信無線機
150 センサセット
155 車両データ
157 センサデータ
159 経路データ
199 ビームアライメントアプリケーション
Claims (10)
- ミリ波通信を行う複数の車両間におけるビームアライメントを実行する方法であって、
第一の車両が、第二の車両の位置を表す車両データを含む無線メッセージを受信する受信ステップと、
センサデータを取得する取得ステップと、
前記車両データおよび前記センサデータに基づいて、前記第一の車両と前記第二の車両が見通し範囲外においてミリ波無線通信を行うための伝播経路であるNLOS経路を生成する経路生成ステップと、
ビーム到達率が閾値を満たしたか否かに基づいて、前記NLOS経路が成立するか否かを判定する判定ステップと、
前記NLOS経路が成立する場合に、前記NLOS経路によって、前記第一の車両と前記第二の車両との間のビームアライメントを実行する調整ステップと、
を含む方法。 - 環境中の物体を識別するマップを生成するステップをさらに含む、
請求項1に記載の方法。 - 前記経路生成ステップでは、遮蔽体となる物体を回避した前記NLOS経路を生成する、
請求項1または2に記載の方法。 - 前記センサデータは、前記物体の表面材質に関するデータを含み、
前記経路生成ステップでは、前記NLOS経路として、前記物体にミリ波ビームを反射させることで前記遮蔽体を回避する経路を生成する、
請求項3に記載の方法。 - ミリ波ビームの経路長および前記ミリ波ビームが反射した際の反射ロスに基づいて、変調方式、エラー訂正方式、ビーム幅のうちの少なくともいずれかを含む伝送方式を決定するステップをさらに含む、
請求項1から4のいずれかに記載の方法。 - 前記NLOS経路が成立しない場合に、見通し内経路(LOS)によって、前記第一の車両と前記第二の車両との間のビームアライメントを実行する、
請求項1から5のいずれかに記載の方法。 - 前記無線メッセージは、前記第二の車両、前記第一の車両と前記第二の車両の間を遮蔽する遮蔽車両、路側装置のいずれかから送信される、
請求項1から6のいずれかに記載の方法。 - 前記無線メッセージは、前記第一の車両と前記第二の車両との間を遮蔽する遮蔽車両から送信されたメッセージを含み、
前記車両データは、前記遮蔽車両の位置を含む、
請求項1から6のいずれかに記載の方法。 - ミリ波通信を行う複数の車両間におけるビームアライメントを実行する車載コンピュータを含むシステムであって、
前記車載コンピュータは、
第一の車両が、第二の車両の位置を表す車両データを含む無線メッセージを受信する受信ステップと、
センサデータを取得する取得ステップと、
前記車両データおよび前記センサデータに基づいて、前記第一の車両と前記第二の車両が見通し範囲外においてミリ波無線通信を行うための伝播経路であるNLOS経路を生成する経路生成ステップと、
ビーム到達率が閾値を満たしたか否かに基づいて、前記NLOS経路が成立するか否かを判定する判定ステップと、
前記NLOS経路が成立する場合に、前記NLOS経路によって、前記第一の車両と前記第二の車両との間のビームアライメントを実行する調整ステップと、
を実行する、システム。 - ミリ波通信を行う路側装置が、車両に対するビームアライメントを実行する方法であって、
前記路側装置が、前記車両の位置を表す車両データを含む無線メッセージを受信する受信ステップと、
センサデータを取得する取得ステップと、
前記車両データおよび前記センサデータから、環境中の物体の位置および反射率を含むマップを生成する生成ステップと、
前記マップに基づいて、見通し範囲外において前記車両とミリ波無線通信を行うための伝播経路であるNLOS経路を生成する経路生成ステップと、
前記NLOS経路が成立するか否かを判定する判定ステップと、
前記NLOS経路が成立する場合に、前記NLOS経路によって、前記路側装置と前記車両との間のビームアライメントを実行する調整ステップと、
を含む方法。
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