JP2019200640A - 通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】高精度な灯色変更時期を車両に送信できる通信システムを提供することを目的とする。【解決手段】通信システムは、車載カメラが撮影した車両の前方を表す画像データを前記車両から連続して受信する受信機と、前記画像データを時系列に解析し、解析結果に基づいて検出した交通信号機の第１の灯色変更時期と、前記交通信号機に送信する予定の第２の灯色変更時期とに基づいて、前記第１の灯色変更時期と前記第２の灯色変更時期との誤差を算出する処理装置と、前記第２の灯色変更時期を前記誤差に基づいて補正した第３の灯色変更時期を前記車両に送信する送信機と、を含む。【選択図】図１

Description

本発明は、通信システムに関する。

複数の交通信号機と路側通信機と信号制御等を行うための中央装置とを含むＩＴＳ（Intelligent Transport Systems：高度道路交通システム）が知られている。中央装置は交通管制センター等に設置されており、通信回線を介して交通信号機及び路側通信機と通信可能に接続されている。交通信号機は中央装置から送信される信号制御情報に基づいて灯色を制御する。路側通信機は、道路を走行する車両に向けて、信号制御情報を路車間通信によって送信する。尚、信号制御情報は交通信号機の表示が一巡する時間であるサイクルや交通信号機の青色の点灯時間をサイクル長で除した値であるスプリットなどを含んでいる。

さらに、このようなＩＴＳを利用して、グリーンウェーブ走行を実現する試みがなされている。グリーンウェーブ走行とは、信号を常に青で通過できるように車両の速度をコントロールし、交通の円滑な流れを実現しようとする走行形態である。尚、グリーンウェーブ走行を実施するための推奨走行速度を求め、この推奨走行速度に関する情報を含む走行支援情報を車両に提供するシステムも知られている（以上、例えば特許文献１参照）。

特開２０１５−０９９５６０号公報 特開２００４−１７１４５９号公報

ところで、中央装置と交通信号機との通信距離によっては、中央装置から交通信号機までの信号制御情報（以下、灯色変更時期という）の送信に数秒程度の通信遅延が発生する場合がある。仮に、中央装置から路側通信機までの灯色変更時期の送信に通信遅延が発生しなければ、通信遅延を含む灯色変更時期により交通信号機の灯色を制御する一方で、通信遅延を含まない灯色変更時期により道路を走行する車両の速度もコントロールすると、交通信号機の灯色と車両の走行速度とが整合せず、信号を常に青で通過できない可能性がある。

そこで、本発明では、高精度な灯色変更時期を車両に送信できる通信システムを提供することを目的とする。

本発明に係る通信システムは、車載カメラが撮影した車両の前方を表す画像データを前記車両から連続して受信する受信機と、前記画像データを時系列に解析し、解析結果に基づいて検出した交通信号機の第１の灯色変更時期と、前記交通信号機に送信する予定の第２の灯色変更時期とに基づいて、前記第１の灯色変更時期と前記第２の灯色変更時期との誤差を算出する処理装置と、前記第２の灯色変更時期を前記誤差に基づいて補正した第３の灯色変更時期を前記車両に送信する送信機と、を含む。

本発明によれば、高精度な灯色変更時期を車両に送信することができる。

図１は通信システムの構成を示す平面図である。 図２（ａ）はセンターサーバのハードウェア構成を示す図である。図２（ｂ）はセンターサーバの制御部が実行する処理の一例を示すフローチャートである。 図３は車両の構成を示すブロック図である。 図４は推奨速度演算部が生成する推奨走行速度を演算する際の態様を示すグラフである。

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。

図１は通信システムＳＴの構成を示す平面図である。図２（ａ）はセンターサーバ２のハードウェア構成を示す図である。図２（ｂ）はセンターサーバ２の制御部が実行する処理の一例を示すフローチャートである。まず、図１に示すように、通信システムＳＴは、受信機及び送信機としての路側通信機１、及び、処理装置としてのセンターサーバ２を構成要素として含んでいる。通信システムＳＴは、走行支援装置３を搭載した車両４、複数の交通信号機５、及び光ビーコン６を構成要素として含んでいてもよい。尚、路側通信機１に代えて、光ビーコン６を受信機及び送信機としてもよいし、路側通信機１と光ビーコン６の一方を受信機とし、他方を送信機としてもよい。

路側通信機１と交通信号機５は、道路Ｒに連続して設けられた複数の交差点Ａ１〜Ａ３のそれぞれに設置されている。路側通信機１と交通信号機５は、通信回線７を介して交通管制センターに設置されたセンターサーバ２に通信可能に接続されている。尚、センターサーバ２は、交通管制センターではなく、クラウドサービスを提供するデータセンターに設置されていてもよいし、道路Ｒ上に設置されていてもよい。

複数の路側通信機１は、その周囲を走行する車両４の走行支援装置３との間で無線通信（路車間通信）を行う機能を有している。路側通信機１は、走行支援装置３が送信する画像データを連続して受信し、受信した画像データを順次、通信回線７を介してセンターサーバ２に送信する。詳細は後述するが、路側通信機１が受信する画像データは車載カメラが撮影した車両４の前方を表す画像のデータである。また、路側通信機１は、センターサーバ２から通信回線７を介して与えられる灯色変更時期を無線通信によって車両４の走行支援装置３に送信する。

交通信号機５は、例えば、青色、黄色、赤色で点灯する灯器を備えており、灯器の灯色の制御を行うための制御部を備えている。制御部は、通信回線７を介してセンターサーバ２から送信される灯色変更時期に基づいて灯色の制御を行う。

光ビーコン６は、道路Ｒの上方に設置されており、近赤外線を通信媒体とした光通信によって車両４の走行支援装置３との間で双方向通信（路車間通信）を行う機能を有している。光ビーコン６は、交差点Ａ１〜Ａ３それぞれに進入する車線の上流側に設置されている。光ビーコン６も、交通信号機５等と同様に通信回線７を介してセンターサーバ２に通信可能に接続されている。光ビーコン６は、走行支援装置３が送信する画像データを受信し、受信した画像データを、通信回線７を介してセンターサーバ２に送信してもよい。また、光ビーコン６は、センターサーバ２から通信回線７を介して与えられる灯色変更時期を無線通信によって車両４の走行支援装置３に送信してもよい。

センターサーバ２は、自身が管轄するエリアに含まれる各交差点の路側通信機１、交通信号機５、及び光ビーコン６とＬＡＮ（Local Area Network）を構成している。従って、センターサーバ２は、各路側通信機１、各交通信号機５、及び光ビーコン６との間で双方向通信が可能である。センターサーバ２は、自身の通信回線７に属する交差点の交通信号機５に対して、系統的に制御を行う。

センターサーバ２は、図２（ａ）に示すように、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＭＰＵ（Micro Processing Unit）といったプロセッサ２Ａ、ＲＡＭ（Random Access Memory）やＲＯＭ（Read Only Memory）といったメモリ２Ｂ、及び通信Ｉ／Ｆ（インタフェース）２Ｃが内部バス２Ｄにより接続された制御部を有している。すなわち、制御部はコンピュータによって実現することができる。この制御部は、図２（ｂ）に示すように、路側通信機１や光ビーコン６から与えられる画像データを取得して（ステップＳ１）、各種の処理を実行する。

具体的には、制御部は画像データを時系列に解析し（ステップＳ２）、解析結果（例えば前後の画像データの差分など）に基づいて交通信号機５の灯色変更時期（以下、第１の灯色変更時期という）を検出する（ステップＳ３）。また、制御部は第１の灯色変更時期を検出すると、検出した第１の灯色変更時期と、交通信号機５に向けて送信する予定の灯色変更時期（以下、第２の灯色変更時期という）とに基づいて、第１の灯色変更時期と第２の灯色変更時期との誤差を算出する（ステップＳ４）。第２の灯色変更時期は各交通信号機５に対応し、例えば交通信号機５の灯色やその灯色の残秒数、下流に隣接する交通信号機５との灯色時間の差を表すオフセットなどを含んでいる。さらに、制御部は誤差を算出すると、第２の灯色変更時期を誤差に基づいて補正した灯色変更時期（以下、第３の灯色変更時期という）を生成する（ステップＳ５）。

制御部は各交通信号機５の制御部に対して、第２の灯色変更時期を送信する（ステップＳ６）。第２の灯色変更時期を受信した交通信号機５の制御部は、当該第２の灯色変更時期に基づいて、各灯色の点灯制御を行う。一方、センターサーバ２は、生成した第３の灯色変更時期を路側通信機１又は光ビーコン６に送信する（ステップＳ７）。路側通信機１又は光ビーコン６は、受信した第３の灯色変更時期を、道路Ｒを走行する車両４の走行支援装置３に向けて、路車間通信によって送信する。

続いて、図３を参照して、車両４の詳細について説明する。

図３は車両４の構成を示すブロック図である。特に、車両４に搭載される走行支援装置３は、車両４のドライバに対して走行支援を行う機能を有する装置である。走行支援装置３としては、例えばスマートフォン、タブレット端末、携帯型のコンピュータ等が該当する。

本実施形態に係る走行支援装置３は、走行支援機能として、少なくとも一定区間の間、車両４の前方に設置された複数の交通信号機５を青で通過できるような速度（推奨走行速度）を決定する機能を有している。走行支援装置３は、推奨走行速度に関する情報を、走行支援情報として、ドライバに対して出力してもよい。走行支援装置３は、推奨走行速度に関する情報と併せて、加速や減速を促す情報を、走行支援情報として、ドライバに出力してもよい。

図３に示すように、走行支援装置３には、車両４に設けられた光通信機１０及び無線通信機１１が通信によって接続されている。光通信機１０は、投受光器を備えており、光ビーコン６との間で光通信を行う機能を有している。光通信機１０は、さらに、走行支援装置３との間で無線ＬＡＮやBluetooth（登録商標）等の無線通信、又は有線によって通信接続する機能を有している。走行支援装置３は、走行支援装置３と通信接続可能な光通信機１０を介して、光ビーコン６との間で光通信を行い、路車間通信を行う機能を有している。

無線通信機１１は、路側通信機１や他の車両４の無線通信機１１との間で無線通信を行う機能を有している。無線通信機１１は、さらに、走行支援装置３との間で無線又は有線によって通信接続する機能を有している。走行支援装置３は、当該走行支援装置３と通信接続可能な無線通信機１１を介して、路側通信機１との間で無線通信を行い、路車間通信を行う機能を有している。また、走行支援装置３は、当該走行支援装置３と通信接続可能な無線通信機１１を介して、他の車両４の無線通信機１１との間でＣＳＭＡ（Carrier Sense Multiple Access）方式や無線ＬＡＮ（Local Area Network）方式による無線通信を行い、車車間通信を行う機能を有している。

さらに、走行支援装置３には、車両４に設けられた車両センサ１２、車両制御部１３、及び車載カメラ５０が通信によって接続されている。車両センサ１２は、赤外線やミリ波等を用いて、車両４の周囲（前方、後方、側方等）に他の車両４が存在するか否かを検知する。車両制御部１３は車両４を制御する。特に、車両制御部１３は、車両４の走行に際して必要な制御を行う機能を有しており、例えば、車両４の速度に関する情報などを処理する。車載カメラ５０は、車両４の前方の画像を表す画像データを生成する。走行支援装置３は、車両センサ１２から、他の車両４の検知結果に関する出力を取得する機能を有している。走行支援装置３は、車両制御部１３から、車両４の速度に関する情報を取得する機能を有している。走行支援装置３は、車載カメラ５０から、画像データを取得する機能を有している。

走行支援装置３は、図３に示すように、制御部２０、情報を記憶する記憶部２１、操作部２２、表示部２３、スピーカ２４、ＧＰＳ受信機２５、ジャイロセンサ２６、及び通信部２７を備えている。

操作部２２は、当該走行支援装置３の操作者（例えばドライバや同乗者など）による操作入力を受け付けるための機能部であり、操作キーやタッチパネル等の入力装置によって構成されている。表示部２３は、制御部２０から与えられる情報を視覚的に表示することにより当該情報を出力するための機能部であり、液晶ディスプレイ等の出力装置によって構成されている。スピーカ２４は、制御部２０から与えられる情報を音声として出力する機能を有している。

ＧＰＳ（Global Positioning System）受信機２５は、ＧＰＳ信号を受信し、制御部２０に与える。ジャイロセンサ２６は、走行支援装置３の向きを検出し、その検出結果に関する出力を制御部２０に与える。制御部２０は、ＧＰＳ受信機２５が受信するＧＰＳ信号により、走行支援装置３（車両４）の絶対位置を求めるとともに、ジャイロセンサ２６の検出結果に関する出力や、車両制御部１３から取得する車両４の速度に関する情報に基づいて、その位置及び方位を補完し、走行支援装置３（車両４）の正確な現在位置及び方位を把握することができる。

通信部２７は、上述した光通信機１０や、無線通信機１１、車両センサ１２、車両制御部１３、車載カメラ５０との間で、無線ＬＡＮやBluetooth（登録商標）等の無線通信、又は有線によって通信接続するための機能を有している。走行支援装置３は、通信部２７を介して、光通信機１０や、無線通信機１１、車両センサ１２、車両制御部１３、車載カメラ５０との間で画像データ及び第３の灯色変更時期を含む各種の情報の送受を行う。

記憶部２１は、上述の各機能部を制御して機能させるための制御プログラムや、走行支援機能を実現するためのプログラム等を記憶している。また、記憶部２１は、道路地図データベースを記憶している。道路地図データベースには、道路地図上の参照点や、交差点等のノードデータ、各ノードを結ぶ道路区間に関するリンクデータ等の道路データが、各ノードやリンクを特定するためのＩＤと対応付けて登録されている。制御部２０は、道路地図データベースを参照することで、表示部２３に必要な道路地図画像を出力することができる。

制御部２０は、光通信機１０を介して行われる光通信に関する通信制御処理を行う機能を有している。また、制御部２０は、無線通信機１１を介して行われる無線通信に関する通信制御処理を行う機能を有している。さらに、制御部２０は、通信部２７を介して走行支援装置３に接続される各機器（光通信機１０、無線通信機１１、車両センサ１２、車両制御部１３、車載カメラ５０）との間の通信に関する通信制御を行う機能を有している。

制御部２０は、図３に示すように、推奨速度演算部３０、状況情報取得部３１、及び出力制御部３３を機能的に有している。これら各部の機能については、後に詳述する。

走行支援装置３の制御部２０は、その機能の一部または全部が、ハードウェア回路によって構成されていてもよいし、その機能の一部または全部が、コンピュータプログラムによって実現されていてもよい。制御部２０の機能の一部または全部がコンピュータプログラムによって実現される場合、走行支援装置３は、コンピュータを含み、コンピュータによって実行されるコンピュータプログラムは、記憶部２１に記憶される。

制御部２０の状況情報取得部３１は、車両４の状況を示す情報を取得する機能を有している。車両４の状況を示す情報は、車両４の周囲の状況を示す周囲情報や、車両４の速度の状態を示す情報、車両４の各交通信号機５に対する位置を示す位置情報等を含んでいる。周囲情報は、車両４の周囲に他の車両４が存在するか否かを示す車両存在情報を含んでいる。車両４の速度の状態を示す情報は、車両４の現状の速度を示す情報（速度情報）と、車両４の現状の加減速の状態を示す情報（加減速情報）とを含んでいる。

状況情報取得部３１は、車両４の速度の状態を示す情報として、車両制御部１３から、車両４の現状の速度情報を取得することができる。また、状況情報取得部３１は、車両４の現状の速度と、過去の速度との差分を求めることで、車両４の現状の加速度（減速度）を演算し、車両４の現状の加減速度情報を取得することができる。状況情報取得部３１は、車両４の現状の速度情報、及び加減速度情報を車両４の状況を示す情報として出力制御部３３に与える。

また、状況情報取得部３１は、ＧＰＳ受信機２５によるＧＰＳ信号に基づいて車両４の位置情報を取得し、路車間通信や道路地図データベース等から各交通信号機５の位置情報を取得することで、車両４の各交通信号機５に対する位置を示す位置情報を求めることができる。この場合、状況情報取得部３１は、求めた、車両４の各交通信号機５に対する位置を示す位置情報を対応情報として出力制御部３３に与える。

制御部２０の推奨速度演算部３０は、推奨走行速度を演算する機能を有している。推奨速度演算部３０は、車両４の位置情報を、ＧＰＳ受信機２５によるＧＰＳ信号に基づいて取得するとともに、車両制御部１３から車両４の速度に関する情報（速度情報）を取得する。

推奨速度演算部３０は、車両４の位置情報と、記憶部２１の道路地図データベースとに基づいて、車両４が現在走行している道路Ｒに対応するリンクを特定する。さらに、推奨速度演算部３０は、車両４の現在位置を基準として、道路Ｒに沿って車両４の進行方向側に位置する交通信号機５を所定数特定する。さらに、推奨速度演算部３０は、路車間通信によって、センターサーバ２から与えられる第３の灯色変更時期を取得する。特に、推奨速度演算部３０は、特定した所定数の交通信号機５に関する第３の灯色変更時期を取得する。推奨速度演算部３０は、位置情報と車両４の速度に関する情報と第３の灯色変更時期とに基づいて、推奨走行速度を決定する。

制御部２０の出力制御部３３は、状況情報取得部３１から与えられる車両４の状況を示す情報に基づいて、走行支援情報の出力態様を制御する機能を有している。また、出力制御部３３は、推奨速度演算部３０が決定した推奨走行速度の情報を、走行支援情報に含めてドライバに対して出力する。出力制御部３３は、走行支援情報を、表示部２３に表示することによる出力の他、スピーカ２４を通じて、音声によって出力することができる。これにより、信号を常に青で通過できる速度にドライバを導くことができる。

続いて、図４を参照して、推奨走行速度を演算する際の態様について説明する。

図４は推奨速度演算部３０が生成する推奨走行速度を演算する際の態様を示すグラフである。図４中、横軸は車両４の現在位置からの距離、縦軸は時刻を示している。図４では、各交通信号機５についての灯色の時間的変化を、縦軸方向に沿う棒状の線図として表している。灯色変化を表す棒状の線図において、白抜き部分Ｇは、灯色が青色（進行許可信号）である時間帯を示し、第１のハッチング部分Ｒ１は、灯色が赤色（停止信号）である時間帯を示している。交通信号機５における各灯色の時間帯は、センターサーバ２から路車間通信を通じて送信される第２の灯色変更時期によって求めることができる。

各棒状の線図は、横軸方向において、車両４の現在位置を基準に、各棒状の線図に対応する交通信号機５が設置されている交差点Ａ１〜Ａ５の位置までの距離の部分に表されている。車両４が各交通信号機５で停止することなく走行するには、各交通信号機５の灯色が青色の時間帯で通過できるような速度で走行すればよい。

ここで、図４に示すグラフは、横軸が距離、縦軸が時刻（時間）なので、車両４が一定速度で走行したとすると、車両４の位置と、その通過時刻との関係は、直線によって示される。また、車両４が一定速度で走行したときに表される直線の傾きは、車両４の速度を示している。よって、図中、現在位置を通過し、かつ灯色が青色の時間帯で通過することが可能な交通信号機５ができるだけ多くなるような直線を求めれば、その求めた直線の傾きが推奨走行速度となる。

そこで、推奨速度演算部３０は、車両４の想定速度を変化させることで、上記直線の傾きを変化させ、現在位置を通過し、かつ灯色が青色の時間帯で通過することが可能な交通信号機５ができるだけ多くなるような直線を求める。推奨速度演算部３０は、求めた直線から、推奨走行速度を求める。尚、推奨速度演算部３０は、道路Ｒにおいて設定された規制速度以下の範囲で推奨走行速度を求める。

図４では、車両４がＶ２（例えば３５ｋｍ／ｈ）からＶ３（例えば４５ｋｍ／ｈ）の間で走行すると、交差点Ａ１〜Ａ３については、交通信号機５の灯色が青色の間に通過することができ、交差点Ａ４に到達したときには、交通信号機５の灯色が赤色となる場合を示している。よって、車両４の速度がＶ１（例えば３０ｋｍ／ｈ）であると、交差点Ａ３に到達したときに交通信号機５の灯色が赤色となる。また、車両４の速度がＶ４（例えば５０ｋｍ／ｈ）であると、交差点Ａ２に到達したときに交通信号機５の灯色が赤色となる。

このように、図４の場合では、交差点Ａ５まで、交通信号機５によって停止することなく走行できる推奨走行速度は車両４の速度がＶ３とＶ４との間に挟まれたＶ５（例えば４７ｋｍ／ｈ）となる。したがって、推奨速度演算部３０は、位置情報と車両４の速度に関する情報と第３の灯色変更時期とに基づいて、Ｖ５を推奨走行速度として決定する。

以上、本実施形態によれば、通信システムＳＴは路側通信機１とセンターサーバ２とを含んでいる。路側通信機１は車載カメラ５０が撮影した車両４の前方を表す画像データを車両４から連続して受信する。センターサーバ２は、路側通信機１が受信した画像データを時系列に解析し、解析結果に基づいて検出した交通信号機５の第１の灯色変更時期と、交通信号機５に送信する予定の第２の灯色変更時期とに基づいて、第１の灯色変更時期と第２の灯色変更時期との誤差を算出する。路側通信機１は第２の灯色変更時期を誤差に基づいて補正した第３の灯色変更時期を車両４に送信する。これにより、高精度な灯色変更時期を車両に送信することができる。

以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定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本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。例えば、センターサーバ２がデータセンターに設置される場合には、通信回線７としてインターネットを利用すればよい。また、センターサーバ２が第２の灯色変更時期と誤差を車両４に送信し、車両４に搭載された走行支援装置３の制御部２０（具体的には推奨速度演算部３０）が第２の灯色変更時期と誤差とに基づいて推奨走行速度を決定してもよい。

さらに、上述した実施形態では、車両に第２の灯色変更時期を補正した第３の灯色変更時期を送信し、車両４に搭載された走行支援装置３の制御部２０（具体的には推奨速度演算部３０）が推奨走行速度を決定したが、車両４に第２の灯色変更時期を送信し、交通信号機５に送信する予定の第２の灯色変更時期を、第１の灯色変更時期と第２の灯色変更時期との誤差に基づいて補正してもよい。この場合、図４に示すように、交通信号機５の第１のハッチング部分Ｒ１が第２のハッチング部分Ｒ２に補正され、第２のハッチング部分Ｒ２が新たに、灯色が赤色である時間帯を示す。このような補正により、グリーンウェーブ走行を実現してもよい。

ＳＴ 通信システム
１ 路側通信機（受信機、送信機）
２ センターサーバ（処理装置）
３ 走行支援装置
４ 車両
５ 交通信号機
６ 光ビーコン（受信機、送信機）
５０ 車載カメラ

Claims (1)

1. 車載カメラが撮影した車両の前方を表す画像データを前記車両から連続して受信する受信機と、
   前記画像データを時系列に解析し、解析結果に基づいて検出した交通信号機の第１の灯色変更時期と、前記交通信号機に送信する予定の第２の灯色変更時期とに基づいて、前記第１の灯色変更時期と前記第２の灯色変更時期との誤差を算出する処理装置と、
   前記第２の灯色変更時期を前記誤差に基づいて補正した第３の灯色変更時期を前記車両に送信する送信機と、
   を含む通信システム。
   

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