JP2020113227A - 通信装置、通信システム、移動体、隊列走行システム、サーバ、通信方法、情報管理方法及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】移動経路での車線変更、交差点などでの右折・左折、カーブ走行などにおいても移動体間通信を継続することができる移動体の通信装置を提供する。【解決手段】移動経路を移動可能な第１移動体に設けられ移動経路において他の第２移動体との間で移動体間通信を行う通信装置は、指向性アンテナにより第２移動体に向かう指向性ビームを形成し第２移動体と無線通信を行う。前記通信装置は、第２移動体が指向性ビームの範囲から外れて通信切断が予測されるときに第２移動体に対する指向性ビームの追尾を開始するように制御する。【選択図】図６

Description

本発明は、車車間通信などの移動体間通信を行う通信装置、通信方法及びプログラム、その通信装置を備えた通信システム、移動体及び隊列走行システム、並びに、移動体の情報を管理するサーバ及び情報管理方法に関するものである。

従来、道路などの移動経路上を移動する車両などの移動体に設けられ、前記移動経路を移動している他の移動体との間で車車間通信を行う通信装置が知られている。

特許文献１には、車車間通信の通信可能範囲を可変にしたり複数の通信方式を状況に応じて選択的に使い分けたりすることができる車車間通信装置が開示されている。特許文献１によれば、１台以上の車両をスキップして車車間通信を中継できるとされている。

特許文献２には、先行車（第１移動体）の送信機が先行車の識別情報と進行方向とを表す無線信号を送信し、後続車（第２移動体）の受信機が前記無線信号を受信し、前記無線信号の送信方向を認識することによって先行車が存在する方向を特定し、受信された無線信号で表される先行車の識別情報と進行方向を運転支援装置へ出力する運転支援情報伝送システムが開示されている。特許文献２によれば、後続車（第２移動体）の運転支援装置において、車載ステレオカメラやレーダーで取得した周辺画像から前記無線信号で表される進行方向に合致する物体を探索することで、先行車を認識するための処理量を低減し、認識精度を高めることができるとされている。

特開２００５−０３８２０２号公報 国際公開第２０１７／１０４２２４号

従来の車車間通信において、干渉回避等のために指向性アンテナを用いて指向性ビームの直接波により無線通信を行うことが考えられる。しかしながら、指向性ビームの直接波により無線通信を行う場合、自車又は通信相手の車両の車線変更、交差点などでの右折・左折、カーブ走行などにより、通信相手の車両との無線通信が遮断され、車車間通信を継続することができないおそれがある。

本発明の一態様に係る通信装置は、移動経路を移動可能な第１移動体に設けられ前記第１移動体が前記移動経路を移動するとき他の第２移動体との間で移動体間通信を行う通信装置である。当該通信装置は、指向性アンテナにより前記第２移動体に向かう指向性ビームを形成し前記第２移動体と無線通信を行う無線通信部と、前記第２移動体が前記指向性ビームの範囲から外れて通信切断が予測されるときに前記第２移動体に対する前記指向性ビームの追尾を開始するように前記無線通信部を制御する制御部と、を備える。
前記通信装置において、前記第２移動体が前記指向性ビームの範囲から外れる可能性を予測する予測部を更に備え、前記制御部は、前記予測部の予測結果を示す予測情報に基づいて、前記指向性ビームの追尾を開始するように制御してもよい。
ここで、前記予測部は、前記第２移動体が前記指向性ビームの範囲から外れる可能性の程度を示す指標値を算出し、前記制御部は、前記予測部が算出した指標値が閾値よりも高い場合に、前記指向性ビームの追尾を開始するように制御してもよい。
前記通信装置において、前記制御部は、前記第２移動体が前記指向性ビームの範囲から外れる可能性を予測した予測結果を示す予測情報をサーバ又は他の車両から受信し、前記予測情報に基づいて、前記指向性ビームの追尾を開始するように制御してもよい。
前記通信装置において、前記制御部は、前記第２移動体が前記指向性ビームの範囲から外れて通信切断が予測されるときに前記第１移動体の指向性ビームを前記第２移動体に追尾させるための制御情報をサーバ又は他の車両から受信し、前記制御情報に基づいて、前記指向性ビームの追尾を行うように制御してもよい。
前記通信装置において、前記第２移動体が前記指向性ビームの範囲から外れる可能性は、前記第１移動体又は前記第２移動体の走行状態を示す走行状態情報、前記第１移動体又は前記第２移動体が走行している移動経路に関する移動経路情報を含むナビゲーション情報、前記第１移動体又は前記第２移動体の位置情報、前記第１移動体と前記第２移動体との間の移動体間通信の状態を示す通信状態情報、及び、前記第１移動体又は前記第２移動体で撮影された画像情報の少なくとも一つの情報に基づいて、予測してもよい。
ここで、前記走行状態情報、前記位置情報、前記移動経路情報、前記ナビゲーション情報、前記通信状態情報及び前記画像情報の少なくとも一つの情報は繰り返し取得され、前記第２移動体が前記指向性ビームの範囲から外れる可能性は、前記少なくとも一つの情報がその直前の情報から変化したか否かに基づいて予測してもよい。
前記通信装置において、前記無線通信部の指向性アンテナは、前記指向性ビームの方向が変化するように回転可能に構成され、前記制御部は、前記指向性ビームが前記第２移動体を追尾するように、前記無線通信部の指向性アンテナを回転制御してもよい。
前記通信装置において、前記無線通信部の指向性アンテナは、複数のアンテナ素子が配置されたアレイアンテナであり、前記制御部は、前記指向性ビームが前記第２移動体を追尾するように、前記アンテナ素子に対する信号の位相を制御してもよい。
前記通信装置において、前記無線通信部は、前記指向性ビームの方向が互いに異なる複数の指向性アンテナを有し、前記制御部は、前記指向性ビームが前記第２移動体を追尾するように前記複数の指向性アンテナの切り替えを制御してもよい。
前記通信装置において、前記制御部は、前記指向性ビームが前記第２移動体を追尾するとき前記指向性ビームのビーム幅を変化させるように制御してもよい。
前記通信装置において、前記移動体間通信の周波数帯は、１ＧＨｚ以上の高周波数帯であってもよい。
前記通信装置において、当該通信装置は車両であってもよい。

本発明の他の態様に係る通信システムは、前記いずれかの通信装置を複数備える通信システムである。

本発明の更に他の態様に係る移動体は、前記いずれかの通信装置を備える移動体である。
ここで、前記移動体において、当該移動体の走行状態を示す走行状態情報、当該移動体の位置情報、当該移動体のナビゲーション情報、当該移動体と他の移動体との間の移動体間通信の状態を示す通信状態情報、及び、当該移動体で撮影された画像情報の少なくとも一つの情報を、サーバ又は移動体間通信の通信相手である他の移動体に送信してもよい。
前記移動体において、当該移動体は車両であってもよい。

本発明の更に他の態様に係る隊列走行システムは、前記いずれかの通信装置を複数備え、前記複数の移動体が移動体間通信を行って隊列走行する隊列走行システムである。

本発明の更に他の態様に係るサーバは、前記移動体の情報を管理するサーバである。当該サーバは、前記移動体の走行状態を示す走行状態情報、前記移動体の位置情報、前記移動体が走行している移動経路に関する移動経路情報を含むナビゲーション情報、前記移動体の他の移動体との間の移動体間通信の状態を示す通信状態情報、及び、前記移動体で撮影された画像情報の少なくとも一つの情報を取得する情報取得部と、前記走行状態情報、前記位置情報、前記ナビゲーション情報、前記通信状態情報及び前記画像情報の少なくとも一つの情報、又は、前記少なくとも一つの情報に基づいて生成した前記指向性ビームの追尾を開始するための制御情報を、前記移動体に送信する情報送信部と、を備える。

本発明の更に他の態様に係る方法は、移動経路を移動している第１移動体と第２移動体との間で移動体間通信を行う通信方法である。当該通信方法は、前記第１移動体が、指向性アンテナにより前記第２移動体に向かう指向性ビームを形成し前記第２移動体と無線通信を行うことと、前記第１移動体が、前記第２移動体が前記指向性ビームの範囲から外れて通信切断が予測されるときに前記第２移動体に対する前記指向性ビームの追尾を開始することと、を含む。
本発明の更に他の態様に係る方法は、前記移動体の情報を管理する情報管理方法である。当該情報管理方法は、前記移動体の走行状態を示す走行状態情報、前記移動体の位置情報、前記移動体が走行している移動経路に関する移動経路情報を含むナビゲーション情報、前記移動体の他の移動体との間の移動体間通信の状態を示す通信状態情報、及び、前記移動体で撮影された画像情報の少なくとも一つの情報を取得することと、前記走行状態情報、前記位置情報、前記ナビゲーション情報、前記通信状態情報及び前記画像情報の少なくとも一つの情報、又は、前記少なくとも一つの情報に基づいて生成した前記指向性ビームの追尾を開始するための制御情報を、前記移動体に送信することと、を含む。

本発明の更に他の態様に係るプログラムは、移動経路を移動可能な第１移動体に設けられ前記第１移動体が前記移動経路を移動するとき他の第２移動体との間で移動体間通信を行う通信装置に備えるコンピュータ又はプロセッサにおいて実行されるプログラムである。当該プログラムは、指向性アンテナにより前記第２移動体に向かう指向性ビームを形成し前記第２移動体と無線通信を行うプログラムコードと、前記第２移動体が前記指向性ビームの範囲から外れて通信切断が予測されるときに前記第２移動体に対する前記指向性ビームの追尾を開始するプログラムコードと、を含む。
本発明の更に他の態様に係るプログラムは、前記移動体の情報を管理するサーバに備えるコンピュータ又はプロセッサにおいて実行されるプログラムである。当該プログラムは、前記移動体の走行状態を示す走行状態情報、前記移動体の位置情報、前記移動体が走行している移動経路に関する移動経路情報を含むナビゲーション情報、前記移動体の他の移動体との間の移動体間通信の状態を示す通信状態情報、及び、前記移動体で撮影された画像情報の少なくとも一つの情報を取得するプログラムコードと、前記走行状態情報、前記位置情報、前記移動経路情報、前記ナビゲーション情報、前記通信状態情報及び前記画像情報の少なくとも一つの情報、又は、前記少なくとも一つの情報に基づいて生成した前記指向性ビームの追尾を開始するための制御情報を、前記移動体に送信するプログラムコードと、を含む。

本発明によれば、移動経路での車線変更、交差点などでの右折・左折、カーブ走行などにおいても移動体間通信を継続することができる。

（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、本実施形態に係る隊列走行中の複数の車両の側面図及び上面図。 （ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、本実施形態に係る隊列走行中の車両が車線変更したときの車車間通信の遮断の様子を示す側面図及び上面図。 本実施形態に係る車両の主要な構成の一例を示す機能ブロック図。 本実施形態に係る車両の主要な構成の他の例を示す機能ブロック図。 本実施形態に係るサーバの主要な構成の一例を示す機能ブロック図。 本実施形態に係る車両の車車間通信のビーム制御の一例を示すフローチャート。 本実施形態に係るサーバによる車車間通信のビーム制御の一例を示すフローチャート。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図１（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、本実施形態に係る隊列走行中の複数の車両１０，２０の側面図及び上面図である。本実施形態において、移動経路である片側２車線の道路９０の進行方向左側の走行車線を、後方の第１移動体（第１車両）としての車両（以下「後続車両」ともいう。）１０と先行の第２移動体（第２車両）としての車両（以下「先行車両」ともいう。）２０が互いに同じ方向に走行している。後続車両１０及び先行車両２０は車車間通信しながら所定の車間距離で走行する隊列走行を行っている。これらの車両１０，２０により隊列走行システムが構成される。

なお、本実施形態における車両１０，２０は、例えば乗用車、トラック、バスなどの自動車であり、本発明は車両の種類及び数に制限されない。また、本発明は、移動体が上空や水上などに設定された移動経路を移動する飛行体、船舶などの車両以外の移動体である場合にも適用することができる。

後続車両１０と先行車両２０との間の車車間通信は、例えばマイクロ波、ミリ波等の電波を用いられる。車車間通信の周波数は、例えば、１ＧＨｚよりも低い数百ＭＨｚでもよいし、１ＧＨｚ以上の高周波数帯であってもよい。また、車車間通信の周波数は、ＩＴＳ（Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｓｙｓｔｅｍｓ）やＣＡＣＣ（Ｃｏｏｐｅｒａｔｉｖｅ Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｃｒｕｉｓｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ）で使用される７００ＭＨｚ帯（７１５ＭＨｚ〜７２５ＭＨｚ）、５．８ＧＨｚ帯（５７７０ＭＨｚ〜５８５０ＭＨｚ）等であってもよい。

車両１０，２０それぞれの前面部には、前方の車両と車車間通信ための指向性アンテナ１１ｆ，２１ｆと、前方の画像を撮像する撮像装置としてのカメラ１３ｆ，２３ｆとが設けられている。同様に、車両１０，２０それぞれの後面部には、後方の車両と車車間通信ための指向性アンテナ１１ｂ，２１ｂと、後方の画像を撮像する撮像装置としてのカメラ１３ｂ，２３ｂとが設けられている。

車両１０，２０それぞれの指向性アンテナ１１ｆ，２１ｆ，１１ｂ，２１ｂは、車車間通信時に直接波以外の路面反射波などの他の電波による干渉を抑制するために、図中の破線で示すような狭ビームを形成する。狭ビームは、例えばビーム幅が２０度以下のビームであってもよい。指向性アンテナ１１ｆ，２１ｆ，１１ｂ，２１ｂは、単一のアンテナ素子で構成してもよいし、複数のアンテナ素子を１次元、２次元又は３次元的に配置したアレイアンテナであってもよい。

また、車両１０，２０それぞれの指向性アンテナ１１ｆ，２１ｆ，１１ｂ，２１ｂはそれぞれ、例えば回転制御可能な回転台に設けられ指向性ビームの方向が変化するように回転可能に構成され、車車間通信の通信相手の車両を追尾するように各指向性アンテナを回転制御してもよい。

また、指向性アンテナ１１ｆ，２１ｆ，１１ｂ，２１ｂはそれぞれ、アレイアンテナを用いた場合、その指向性ビームが車車間通信の通信相手の車両を追尾したり指向性ビームのビーム幅を変化させたり（例えば指向性ビームの広角化を行ったり）するように、各アンテナ素子に対する信号の位相を制御してもよい。

また、指向性アンテナ１１ｆ，２１ｆ，１１ｂ，２１ｂはそれぞれ、指向性ビームの方向が互いに異なる複数の指向性アンテナを有し、その指向性ビームが車車間通信の通信相手の車両を追尾するように、前記複数の指向性アンテナの切り替えを制御してもよい。ここで、指向性ビームを通信相手の車両に追尾させるときに指向性ビームのビーム幅を変化させるように（例えば指向性ビームの広角化を行うように）制御してもよい。

また、指向性アンテナ１１ｆ，２１ｆ，１１ｂ，２１ｂはそれぞれ、指向性ビームのビーム幅が互いに異なる複数の指向性アンテナを有し、指向性ビームのビーム幅を変化させるように（例えば指向性ビームの広角化を行うように）複数の指向性アンテナの切り替えを制御してもよい。ここで、指向性ビームのビーム幅を変化させるときに（指向性ビームを広角化するときに）、指向性ビームを通信相手の車両に追尾させるように制御してもよい。

狭ビームを用いて車車間通信を行う場合、パイロット信号を用いてビーム合わせを行う同期システムを用いてもよい。例えば、後続車両１０からパイロット信号を狭ビームで先行車両２０に送信し、その狭ビームのパイロット信号を先行車両２０が広いビームモード又は無指向性ビームモードで検知し、その検知結果に基づいて先行車両２０の狭ビームの方向を調整する。

車両１０，２０の車車間通信に指向性アンテナを用いて狭ビームの直接波により無線通信を行うと、車両１０，２０の車線変更、交差点などでの右折・左折、カーブ走行などにより、車両１０，２０間の無線通信が遮断され、車車間通信を継続することができないおそれがある。

例えば、図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、狭ビームを形成して車車間通信を行っている先行車両２０が進行方向右側の車線に車線変更すると、車車間通信の無線伝搬路を遮断され、車車間通信をできないおそれがある。

そこで、本実施形態では、後続車両１０は、先行車両２０が指向性ビームの範囲から外れて通信切断が予測されるときに先行車両２０に対する指向性ビームの追尾を開始する。同様に、先行車両２０は、後続車両１０が指向性ビームの範囲から外れて通信切断が予測されるときに後続車両１０に対する指向性ビームの追尾を開始する。

また、本実施形態では、後続車両１０は、先行車両２０が前記指向性ビームの範囲から外れて通信切断が予測されるときに先行車両２０に対する指向性ビームの広角化を開始する。同様に、先行車両２０は、後続車両１０が指向性ビームの範囲から外れて通信切断が予測されるときに後続車両１０に対する指向性ビームの広角化を開始する。ここで、指向性ビームの広角化は、例えば、指向性ビームのビーム幅を通常の２０度から２１度乃至９０度の範囲の角度に変更するように行う。

このように先行車両２０及び後続車両１０が車車間通信を行っているときに、車両１０，２０の車線変更、交差点などでの右折・左折、カーブ走行などにより通信相手の車両が指向性ビームの範囲から外れて通信切断が予測されるときに前記指向性ビームの追尾及び広角化の少なくとも一方を開始することにより、車両１０，２０が車線変更、交差点などでの右折・左折、カーブ走行などを行う馬合でも、車車間通信の無線伝搬路の遮断を回避することができるので、車車間通信を継続することができる。

図３は、本実施形態に係る車両（後続車両）１０の主要な構成の一例を示す機能ブロック図である。なお、車両１０の前方を走行している先行車両２０の構成は、図３の後続車両１０の構成と同様であるので、説明を省略する。

図３において、車両１０は、先方又は後方の車両と車車間通信を行うための通信装置１００と、車両１０を駆動する車両駆動部１５０とを備える。車両駆動部１５０は、例えば、車両１０を駆動するエンジン、モータなどの駆動源、駆動源の動力をタイヤ等の駆動出力部に伝える駆動伝達装置、車両１０の進行方向を変える操舵装置などである。

通信装置１００は、無線通信部１１０と、位置情報取得部１２０と、ナビゲーション情報取得手段１２２と、走行状態情報取得部１２４と、画像情報取得部としての前方撮像部１３０ｆ及び後方撮像部１３０ｂと、制御部１４０とを備える。隊列走行する後続車両１０の通信装置と先行車両２０の通信装置により、車車間通信の通信システムが構成される。

無線通信部１１０は、指向性アンテナ１１ｆ，１１ｂをそれぞれ有する前方アンテナ部１１１ｆ及び後方アンテナ部１１１ｂと、通信処理部１１２と備える。

無線通信部１１０は、指向性アンテナ（前方アンテナ１１ｆ，後方アンテナ１１ｂ）により前方又は後方の通信相手である他の車両に向かう狭ビームからなる指向性ビームを形成し、他の車両と無線通信を行う。例えば、無線通信部１１０は、前方アンテナ１１ｆにより前方の通信相手である先行車両２０の後方アンテナ２１ｂに向かう狭ビームからなる指向性ビームを形成し、先行車両２０と無線通信を行う。

無線通信部１１０は、車車間通信の状態を示す通信状態情報（例えば受信レベル情報）を取得する通信状態情報取得部としても機能する。取得した通信状態情報（例えば受信レベル情報）に基づいて、車車間通信に用いる指向性ビームの追尾又はビーム幅の広角化の開始の制御を行ってもよい。例えば、車車間通信の受信レベル情報が所定の閾値以下になったときに、指向性ビームの追尾又はビーム幅の広角化を開始してもよい。

無線通信部１１０は、通信相手である第２移動体としての先行車両２０が自車両１０の指向性ビームの範囲から外れる可能性を予測した予測結果を示す予測情報を、先行車両２０から受信する予測情報受信部として機能してもよい。また、無線通信部１１０は、通信相手である第２移動体としての先行車両２０が自車両１０の指向性ビームの範囲から外れて通信切断が予測されるときに自車両１０の指向性ビームを先行車両２０に追尾させるための制御情報又は指向性ビームを広角化するための制御情報を、先行車両２０から受信する予測情報受信部として機能してもよい。

前方アンテナ部１１１ｆ及び後方アンテナ部１１１ｂはそれぞれ、前方アンテナ１１ｆ及び後方アンテナ１１ｂと、各アンテナのビームを制御するビーム制御機構とを備える。例えば、機械式のアンテナビーム制御の場合、前記ビーム制御機構は、前方アンテナ１１ｆ及び後方アンテナ１１ｂを１軸又は複数軸のまわりに回転させるアンテナ回転装置と回転制御装置とを用いて構成される。また、電子式のアンテナビーム制御の場合、前記ビーム制御機構は、ＡＢＦ（アナログビームフォーミング）装置、ＤＢＦ（デジタルビームフォーミング）装置、ＡＢＦとＤＢＦとを組み合わせたハイブリッド装置などを用いて構成される。ＡＢＦには、移相器を用いたフェーズドアレイ、バトラーマトリックスによるマルチビームアンテナなどがある。

通信処理部１１２は、前方アンテナ部１１１ｆ及び後方アンテナ部１１１ｂを介して送受信される信号を増幅したり、所定の符号化・変調方式でデータを符号化・変調して送信信号を生成したり、受信信号を復号化・復調してデータを生成したりする。

位置情報取得部１２０は、例えばＧＰＳ等のＧＮＳＳ（全球測位衛星システム）の人工衛星からの信号を受信し、その受信結果に基づいて、車両１０の位置情報（例えば、緯度、経度及び高度の情報）を出力することができる。

ナビゲーション情報取得手段１２２は、車両１０に搭載されたナビゲーションシステムから、地図情報、道路に関する移動経路情報としての道路情報、走行予定のルート情報等の道路関連情報を取得する。道路関連情報は、道路９０のＴ字路、カーブなどの形状に関する情報、道路９０の工事や事故などのリアルタイム交通情報を含む。

走行状態情報取得部１２４は、自車両１０の車両駆動部１５０から、自車両１０の走行速度情報、ブレーキ情報、舵角情報、ウィンカー情報等の走行状態を示す情報を取得する。

前方撮像部１３０ｆ及び後方撮像部１３０ｂはそれぞれ、通信相手の車両の画像を含む前方又は後方を撮像する撮像装置としてのカメラ１３ｆ，２３ｆを有し、通信相手の車両の画像情報を取得することができる。車両の画像情報に含まれる方向指示ランプの点滅、ブレーキランプの点灯の有無、車両の傾きなどから、当該車両の車線変更、右折、左折、カーブ走行などを判断することができる。

制御部１４０は、ＣＰＵ等のプロセッサ、メモリなどで構成され、所定の制御プログラムが読み込まれて実行されることにより、無線通信部１１０、車両駆動部１５０などの各種制御を行う。例えば、制御部１４０は、先行車両２０が自車両１０の指向性ビームの範囲から外れて通信切断が予測されるときに先行車両２０に対する指向性ビームの追尾及び広角化の少なくとも一つを開始するように、無線通信部１１０を制御する。この制御により、自車両１０又は通信相手の先行車両２０の道路９０での車線変更、交差点などでの右折・左折、カーブ走行などにおいても狭ビームの電波を先行車両２０の後方アンテナ１１ｂに到達させることができ、先行車両２０との車車間通信を継続することができる。

制御部１４０は、車両１０、２０の走行状態情報、ナビゲーション情報、位置情報、車車間通信の通信状態情報及び画像情報の少なくとも一つの情報に基づいて、車車間通信の通信相手である先行車両２０が自車両１０の指向性ビームの範囲から外れる可能性を予測する予測部としても機能してもよい。制御部１４０は、自ら予測した予測結果を示す予測情報に基づいて、指向性ビームの追尾及び広角化の少なくとも一つを開始するように無線通信部１１０を制御する。

なお、本実施形態において、制御部１４０は、車両１０、２０が直線状の道路９０における通常の隊列走行状態に戻ったとき、指向性ビームの追尾及び広角化を終了するように無線通信部１１０を制御してもよい。例えば、制御部１４０は、車両１０、２０が直線状の道路９０における通常の隊列走行状態に戻ったとき、制御の負荷を軽減するために指向性ビームの追尾を終了し、指向性ビームの方向を車両１０の進行方向に固定するように無線通信部１１０を制御してもよい。また、制御部１４０は、車両１０、２０が直線状の道路９０における通常の隊列走行状態に戻ったとき、車車間通信の受信レベルの低下を抑制するために指向性ビームの広角化を終了し、指向性ビームのビーム幅を元の初期設定状態のビーム幅に戻すように無線通信部１１０を制御してもよい。

図４は、本実施形態に係る車両（後続車両）１０の主要な構成の他の例を示す機能ブロック図である。なお、車両１０の前方を走行している先行車両２０の構成は、図４の後続車両１０の構成と同様であるので、説明を省略する。また、図４において、図３と共通する部分については同じ符号を付し、説明を省略する。

図４の例では、隊列走行する複数の車両の情報を管理するサーバと移動通信網を介して通信するためのネットワーク通信部１２６を備えている。ネットワーク通信部１２６は、移動通信網を介して通信可能なユーザ装置（以下「ＵＥ」という。）を用いて構成することができる。ＵＥは、ユーザ端末、端末、端末装置、移動局、移動機等と呼ばれる無線通信装置であってもよい。

ネットワーク通信部１２６は、例えば先行車両２０が自車両１０の指向性ビームの範囲から外れる可能性を予測した予測結果を示す予測情報を、移動通信網を介してサーバから受信する予測情報受信部として機能する。この場合、制御部１４０は、サーバから受信した予測結果を示す予測情報に基づいて、指向性ビームの追尾及び広角化の少なくとも一つを開始するように無線通信部１１０を制御する。

また、ネットワーク通信部１２６は、先行車両２０が自車両１０の指向性ビームの範囲から外れて通信切断が予測されるときに自車両１０の指向性ビームを先行車両２０に追尾させるための制御情報又は指向性ビームを広角化するための制御情報を、移動通信網を介してサーバから受信する予測情報受信部として機能してもよい。この場合、制御部１４０は、サーバから受信した制御情報に基づいて、指向性ビームの追尾及び広角化の少なくとも一つを開始するように無線通信部１１０を制御する。

図５は、本実施形態に係るサーバ４０の主要な構成の一例を示す機能ブロック図である。図５のサーバ４０は、隊列走行する複数の車両の情報を管理するサーバである。サーバ４０は、例えば、移動通信網の基地局に設けられ、複数の車両の通信装置との間で基地局を介して送受信される各種のデータ処理を行うことができるＭＥＣ（Multi-access Edge Computing）装置である。ＭＥＣ装置からなるサーバ4０は、基地局と移動通信網のコアネットワークとの間のノード又はコアネットワークの外側に設けてもよい。

サーバ４０は、ネットワーク通信部４００と記憶部４１０とビーム遠隔制御部４２０とを備える。ネットワーク通信部４００は、移動通信網の基地局を介して、隊列走行している車両１０，２０それぞれと通信する。記憶部４１０は、ビーム遠隔制御部４２０で取得した各種情報及びビーム遠隔制御部４２０で生成した情報（予測情報、制御情報）を記憶する。

ビーム遠隔制御部４２０は、位置情報取得部４２１と、ナビゲーション情報取得手段４２２と、走行状態情報取得部４２３と、画像情報取得部４２４と、制御部４２５とを備える。
位置情報取得部４２１は、隊列走行している複数の車両１０，２０からネットワーク４００を介して、各車両１０、２０の位置情報（例えば、緯度、経度及び高度の情報）を受信して取得する。
ナビゲーション情報取得手段４２２は、隊列走行している複数の車両１０，２０からネットワーク４００を介して、各車両１０，２０のナビゲーションシステムから出力された地図情報、道路に関する移動経路情報としての道路情報等の道路関連情報を受信して取得する。
走行状態情報取得部４２３は、隊列走行している複数の車両１０，２０からネットワーク４００を介して、各車両１０，２０の走行速度情報、ブレーキ情報、舵角情報、ウィンカー情報等の走行状態を示す情報を受信して取得する。
画像情報取得部４２４は、隊列走行している複数の車両１０，２０からネットワーク４００を介して、各車両で撮像された前方及び後方の画像情報を受信して取得する。

制御部４２５は、隊列走行している複数の車両１０、２０の走行状態情報、ナビゲーション情報、位置情報、車車間通信の通信状態情報及び画像情報の少なくとも一つの情報に基づいて、各車両１０，２０について、車車間通信の通信相手の車両が指向性ビームの範囲から外れる可能性を予測し、その予測結果を示す予測情報を車両１０、２０に送信するようにネットワーク通信部４００を制御する。

制御部４２５は、前記予測結果に基づいて、各車両１０、２０の指向性ビームの追尾及び広角化の少なくとも一つを開始するための制御情報を車両１０、２０に送信するようにネットワーク通信部４００を制御してもよい。また、制御部４２５は、各車両１０、２０が直線状の道路９０における通常の隊列走行状態に戻ったとき、指向性ビームの追尾及び広角化を終了するための制御情報を車両１０、２０に送信するようにネットワーク通信部４００を制御してもよい。

図６は、本実施形態に係る車両（後続車両）１０の車車間通信のビーム制御の一例を示すフローチャートである。なお、車両１０と車車間通信を行っている先行車両２０についても本例と同様なビーム制御を行ってもよい。

図６において、車両１０は、前述の位置情報、ナビゲーション情報、走行状態情報及び通信状態情報を含む各種情報を取得し（Ｓ１０１）、各情報について、直前の情報との差異があるか否かを判断する（Ｓ１０２）。例えば、自車両（車両）１０又は先行車両２０の走行状態情報である走行速度情報、ブレーキ情報又はウィンカー情報について、その直前の情報との差異があるか否かを判断する。ここで、前述の各種情報は、車車間通信の通信相手の先行車両２０から取得してもよいし、前述のサーバ４０から取得してもよい。

上記ステップＳ１０２において直前の情報との差異があると判断した場合（Ｓ１０２でＹＥＳ）、車両１０は、更に、先行車両２０との車車間通信の切断の可能性があるか否かを予測する（Ｓ１０３）。例えば、自車両（車両）１０又は先行車両２０の走行状態情報である舵角情報又はウィンカー情報、ナビゲーション情報、及び指向性ビームのアンテナパターン情報に基づいて、先行車両２０との車車間通信の切断の可能性があるか否かを予測して判断する（Ｓ１０３）。一方、上記ステップＳ１０２において直前の情報との差異がないと判断した場合（Ｓ１０２でＮＯ）は、車両１０は、上記ステップＳ１０１及びＳ１０２を繰り返す。

上記ステップＳ１０３において車車間通信の切断の可能性があると予測・判断した場合（Ｓ１０３でＹＥＳ）、車両１０は、車車間通信に用いる指向性ビームの制御を開始する（Ｓ１０４）。例えば、車両１０は、車車間通信の通信相手の先行車両２０に対する指向性ビームの追尾を開始するように制御する。車両１０は、車車間通信の通信相手の先行車両２０に対する指向性ビームの追尾に代えて当該指向性ビームの広角化を開始するように制御してもよい。また、車車間通信の通信相手の先行車両２０に対する指向性ビームの追尾とともに当該指向性ビームの広角化を開始するように制御してもよい。車車間通信に用いる指向性ビームの制御を開始した後、車両１０は、上記ステップＳ１０１〜Ｓ１０３を繰り返す。

上記ステップＳ１０３において車車間通信の切断の可能性がないと予測・判断した場合（Ｓ１０３でＮＯ）、車両１０は、更に、指向性ビームの方向が初期設定の範囲内か否かを判断する（Ｓ１０５）。

上記ステップＳ１０５において指向性ビームの方向が初期設定の範囲内でないと判断した場合（Ｓ１０５でＮＯ）、車両１０は、指向性ビームの方向及びビーム幅を維持したまま、上記ステップＳ１０１〜Ｓ１０５を繰り返す。一方、上記ステップＳ１０５において指向性ビームの方向が初期設定の範囲内であると判断した場合（Ｓ１０５でＮＯ）、車両１０は、指向性ビームの制御（追尾、広角化、又は、その両方の制御）を終了し（Ｓ１０６）、上記ステップＳ１０１〜Ｓ１０５を繰り返す。

図７は、本実施形態に係るサーバ４０による車車間通信の遠隔ビーム制御の一例を示すフローチャートである。
図７において、サーバ４０は、車車間通信を行いながら隊列走行を行っている複数の車両１０，２０から、前述の位置情報、ナビゲーション情報、走行状態情報及び通信状態情報を含む各種情報を取得し（Ｓ２０１）、各車両の各情報について、直前の情報との差異があるか否かを判断する（Ｓ２０２）。例えば、後続車両１０及び先行車両２０の走行状態情報である走行速度情報、ブレーキ情報又はウィンカー情報について、その直前の情報との差異があるか否かを判断する。

上記ステップＳ２０２において直前の情報との差異があると判断した場合（Ｓ１０２でＹＥＳ）、サーバ４０は、更に、後続車両１０と先行車両２０のとの間の車車間通信の切断の可能性があるか否かを予測する（Ｓ２０３）。例えば、後続車両１０又は先行車両２０の走行状態情報である舵角情報又はウィンカー情報、ナビゲーション情報、及び指向性ビームのアンテナパターン情報に基づいて、車車間通信の切断の可能性があるか否かを予測して判断する（Ｓ２０３）。一方、上記ステップＳ２０２において直前の情報との差異がないと判断した場合（Ｓ２０２でＮＯ）は、サーバ４０は、上記ステップＳ２０１及びＳ２０２を繰り返す。

上記ステップＳ２０３において車車間通信の切断の可能性があると予測・判断した場合（Ｓ２０３でＹＥＳ）、サーバ４０は、後続車両１０及び先行車両２０における車車間通信に用いる指向性ビームの制御を開始するための制御情報を生成して各車両１０，２０に送信する（Ｓ２０４）。例えば、サーバ４０は、車車間通信の通信相手の車両に対する指向性ビームの追尾を開始するための制御情報を生成して各車両１０，２０に送信するように制御する。サーバ４０は、車車間通信の通信相手の車両に対する指向性ビームの追尾に代えて当該指向性ビームの広角化を開始するための制御情報を生成して各車両１０，２０に送信してもよい。また、車車間通信の通信相手の車両に対する指向性ビームの追尾とともに当該指向性ビームの広角化を開始するための制御情報を生成して各車両１０，２０に送信してもよい。制御情報の生成及び送信を行った後、サーバ４０は、上記ステップＳ２０１〜Ｓ２０３を繰り返す。

上記ステップＳ２０３において車車間通信の切断の可能性がないと予測・判断した場合（Ｓ２０３でＮＯ）、サーバ４０は、更に、各車両１０，２０の指向性ビームの方向が初期設定の範囲内か否かを判断する（Ｓ２０５）。

上記ステップＳ２０５において各車両１０，２０の指向性ビームの方向が初期設定の範囲内でないと判断した場合（Ｓ２０５でＮＯ）、サーバ４０は、各車両１０，２０の指向性ビームの方向及びビーム幅が維持されたまま、上記ステップＳ２０１〜Ｓ２０５を繰り返す。一方、上記ステップＳ２０５において指向性ビームの方向が初期設定の範囲内であると判断した場合（Ｓ２０５でＮＯ）、サーバ４０は、指向性ビームの制御（追尾、広角化、又は、その両方の制御）を終了するための制御情報を生成して各車両１０，２０に送信し（Ｓ２０６）、上記ステップＳ２０１〜Ｓ２０５を繰り返す。

以上、本実施形態によれば、隊列走行等を行っている複数の車両１０，２０間で車車間通信しているときに、道路９０の表面での路面反射波などの他の無線電波の干渉を回避するとともに、道路90での車線変更、交差点などでの右折・左折、カーブ走行など場合でも通信相手の車両との無線通信を継続することができる。

なお、本明細書で説明された処理工程並びに通信装置の構成要素は、様々な手段によって実装することができる。例えば、これらの工程及び構成要素は、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、又は、それらの組み合わせで実装されてもよい。

ハードウェア実装については、実体（例えば、各種無線通信装置、Ｎｏｄｅ Ｂ、端末、ハードディスクドライブ装置、又は、光ディスクドライブ装置）において上記工程及び構成要素を実現するために用いられる処理ユニット等の手段は、１つ又は複数の、特定用途向けＩＣ（ＡＳＩＣ）、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）、デジタル信号処理装置（ＤＳＰＤ）、プログラマブル・ロジック・デバイス（ＰＬＤ）、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）、プロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、電子デバイス、本明細書で説明された機能を実行するようにデザインされた他の電子ユニット、コンピュータ、又は、それらの組み合わせの中に実装されてもよい。

また、ファームウェア及び／又はソフトウェア実装については、上記構成要素を実現するために用いられる処理ユニット等の手段は、本明細書で説明された機能を実行するプログラム（例えば、プロシージャ、関数、モジュール、インストラクション、などのコード）で実装されてもよい。一般に、ファームウェア及び／又はソフトウェアのコードを明確に具体化する任意のコンピュータ／プロセッサ読み取り可能な媒体が、本明細書で説明された上記工程及び構成要素を実現するために用いられる処理ユニット等の手段の実装に利用されてもよい。例えば、ファームウェア及び／又はソフトウェアコードは、例えば制御装置において、メモリに記憶され、コンピュータやプロセッサにより実行されてもよい。そのメモリは、コンピュータやプロセッサの内部に実装されてもよいし、又は、プロセッサの外部に実装されてもよい。また、ファームウェア及び／又はソフトウェアコードは、例えば、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、不揮発性ランダムアクセスメモリ（ＮＶＲＡＭ）、プログラマブルリードオンリーメモリ（ＰＲＯＭ）、電気的消去可能ＰＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ）、ＦＬＡＳＨメモリ、フロッピー（登録商標）ディスク、コンパクトディスク（ＣＤ）、デジタルバーサタイルディスク（ＤＶＤ）、磁気又は光データ記憶装置、などのような、コンピュータやプロセッサで読み取り可能な媒体に記憶されてもよい。そのコードは、１又は複数のコンピュータやプロセッサにより実行されてもよく、また、コンピュータやプロセッサに、本明細書で説明された機能性のある態様を実行させてもよい。

また、前記媒体は非一時的な記録媒体であってもよい。また、前記プログラムのコードは、コンピュータ、プロセッサ、又は他のデバイス若しくは装置機械で読み込んで実行可能であれよく、その形式は特定の形式に限定されない。例えば、前記プログラムのコードは、ソースコード、オブジェクトコード及びバイナリコードのいずれでもよく、また、それらのコードの２以上が混在したものであってもよい。

また、本明細書で開示された実施形態の説明は、当業者が本開示を製造又は使用するのを可能にするために提供される。本開示に対するさまざまな修正は当業者には容易に明白になり、本明細書で定義される一般的原理は、本開示の趣旨又は範囲から逸脱することなく、他のバリエーションに適用可能である。それゆえ、本開示は、本明細書で説明される例及びデザインに限定されるものではなく、本明細書で開示された原理及び新規な特徴に合致する最も広い範囲に認められるべきである。

１０ 車両（後続車両）
１１ｆ 前方アンテナ（指向性アンテナ）
１１ｂ 後方アンテナ（指向性アンテナ）
１３ｆ，１３ｂ カメラ
２０ 車両（先行車両）
２１ｆ 前方アンテナ（指向性アンテナ）
２１ｂ 後方アンテナ（指向性アンテナ）
２３ｆ，２３ｂ カメラ
４０ サーバ
１００ 通信装置
１１０ 無線通信部 １１１ｆ 前方アンテナ部
１１１ｂ 後方アンテナ部
１２０ 位置情報取得部
１２２ ナビゲーション情報取得部
１２４ 走行状態情報取得部
１２６ ネットワーク通信部
１３０ｆ 前方撮像部（画像情報取得部）
１３０ｂ 後方撮像部（画像情報取得部）
１４０ 制御部
１５０ 車両駆動部

Claims (22)

1. 移動経路を移動可能な第１移動体に設けられ前記第１移動体が前記移動経路を移動するとき他の第２移動体との間で移動体間通信を行う通信装置であって、
   指向性アンテナにより前記第２移動体に向かう指向性ビームを形成し前記第２移動体と無線通信を行う無線通信部と、
   前記第２移動体が前記指向性ビームの範囲から外れて通信切断が予測されるときに前記第２移動体に対する前記指向性ビームの追尾を開始するように前記無線通信部を制御する制御部と、を備えることを特徴とする通信装置。
2. 請求項１の通信装置において、
   前記第２移動体が前記指向性ビームの範囲から外れる可能性を予測する予測部を更に備え、
   前記制御部は、前記予測部の予測結果を示す予測情報に基づいて、前記指向性ビームの追尾を開始するように制御することを特徴とする通信装置。
3. 請求項２の通信装置において、
   前記予測部は、前記第２移動体が前記指向性ビームの範囲から外れる可能性の程度を示す指標値を算出し、
   前記制御部は、前記予測部が算出した指標値が閾値よりも高い場合に、前記指向性ビームの追尾を開始するように制御することを特徴とする通信装置。
4. 請求項１の通信装置において、
   前記制御部は、前記第２移動体が前記指向性ビームの範囲から外れる可能性を予測した予測結果を示す予測情報をサーバ又は他の車両から受信し、前記予測情報に基づいて、前記指向性ビームの追尾を開始するように制御することを特徴とする通信装置。
5. 請求項１の通信装置において、
   前記制御部は、前記第２移動体が前記指向性ビームの範囲から外れて通信切断が予測されるときに前記第１移動体の指向性ビームを前記第２移動体に追尾させるための制御情報をサーバ又は他の車両から受信し、前記制御情報に基づいて、前記指向性ビームの追尾を行うように制御することを特徴とする通信装置。
6. 請求項１乃至５のいずれかの通信装置において、
   前記第２移動体が前記指向性ビームの範囲から外れる可能性は、前記第１移動体又は前記第２移動体の走行状態を示す走行状態情報、前記第１移動体又は前記第２移動体が走行している移動経路に関する移動経路情報を含むナビゲーション情報、前記第１移動体又は前記第２移動体の位置情報、前記第１移動体と前記第２移動体との間の移動体間通信の状態を示す通信状態情報、及び、前記第１移動体又は前記第２移動体で撮影された画像情報の少なくとも一つの情報に基づいて、予測されることを特徴とする通信装置。
7. 請求項６の通信装置において、
   前記走行状態情報、前記位置情報、前記移動経路情報、前記ナビゲーション情報、前記通信状態情報及び前記画像情報の少なくとも一つの情報は繰り返し取得され、
   前記第２移動体が前記指向性ビームの範囲から外れる可能性は、前記少なくとも一つの情報がその直前の情報から変化したか否かに基づいて予測されることを特徴とする通信装置。
8. 請求項１乃至７のいずれかの通信装置において、
   前記無線通信部の指向性アンテナは、前記指向性ビームの方向が変化するように回転可能に構成され、
   前記制御部は、前記指向性ビームが前記第２移動体を追尾するように、前記無線通信部の指向性アンテナを回転制御することを特徴とする通信装置。
9. 請求項１乃至８のいずれかの通信装置において、
   前記無線通信部の指向性アンテナは、複数のアンテナ素子が配置されたアレイアンテナであり、
   前記制御部は、前記指向性ビームが前記第２移動体を追尾するように、前記アンテナ素子に対する信号の位相を制御することを特徴とする通信装置。
10. 請求項１乃至９のいずれかの通信装置において、
    前記無線通信部は、前記指向性ビームの方向が互いに異なる複数の指向性アンテナを有し、
    前記制御部は、前記指向性ビームが前記第２移動体を追尾するように前記複数の指向性アンテナの切り替えを制御することを特徴とする通信装置。
11. 請求項１乃至１０のいずれかの通信装置において、
    前記制御部は、前記指向性ビームが前記第２移動体を追尾するとき前記指向性ビームのビーム幅を変化させるように制御することを特徴とする通信装置。
12. 請求項１乃至１１のいずれかの通信装置において、
    前記移動体間通信の周波数帯は、１ＧＨｚ以上の高周波数帯であることを特徴とする通信装置。
13. 請求項１乃至１２のいずれかの通信装置を複数備えることを特徴とする通信システム。
14. 請求項１乃至１２のいずれかの通信装置を備え、自車両の走行方向の前方及び後方の少なくとも一方に位置する他の移動体との間で移動体間通信を行うことを特徴とする移動体。
15. 請求項１４の移動体において、
    当該移動体の走行状態を示す走行状態情報、当該移動体の位置情報、当該移動体のナビゲーション情報、当該移動体と他の移動体との間の移動体間通信の状態を示す通信状態情報、及び、当該移動体で撮影された画像情報の少なくとも一つの情報を、サーバ又は移動体間通信の通信相手である他の移動体に送信することを特徴とする移動体。
16. 請求項１４又は１５の移動体において、
    当該移動体は車両であることを特徴とする移動体。
17. 請求項１４乃至１６のいずれかの移動体を複数備え、前記複数の移動体が移動体間通信を行って隊列走行することを特徴とする隊列走行システム。
18. 請求項１４乃至１６のいずれかの移動体の情報を管理するサーバであって、
    前記移動体の走行状態を示す走行状態情報、前記移動体の位置情報、前記移動体が走行している移動経路に関する移動経路情報を含むナビゲーション情報、前記移動体の他の移動体との間の移動体間通信の状態を示す通信状態情報、及び、前記移動体で撮影された画像情報の少なくとも一つの情報を取得する情報取得部と、
    前記走行状態情報、前記位置情報、前記ナビゲーション情報、前記通信状態情報及び前記画像情報の少なくとも一つの情報、又は、前記少なくとも一つの情報に基づいて生成した前記指向性ビームの追尾を開始するための制御情報を、前記移動体に送信する情報送信部と、を備えることを特徴とするサーバ。
19. 移動経路を移動している第１移動体と第２移動体との間で移動体間通信を行う通信方法であって、
    前記第１移動体が、指向性アンテナにより前記第２移動体に向かう指向性ビームを形成し前記第２移動体と無線通信を行うことと、
    前記第１移動体が、前記第２移動体が前記指向性ビームの範囲から外れて通信切断が予測されるときに前記第２移動体に対する前記指向性ビームの追尾を開始することと、
    を含むことを特徴とする通信方法。
20. 請求項１４乃至１６のいずれかの移動体の情報を管理する情報管理方法であって、
    前記複数の移動体それぞれについて、前記移動体の走行状態を示す走行状態情報、前記移動体の位置情報、前記移動体が走行している移動経路に関する移動経路情報を含むナビゲーション情報、前記移動体の他の移動体との間の移動体間通信の状態を示す通信状態情報、及び、前記移動体で撮影された画像情報の少なくとも一つの情報を取得することと、
    前記走行状態情報、前記位置情報、前記ナビゲーション情報、前記通信状態情報及び前記画像情報の少なくとも一つの情報、又は、前記少なくとも一つの情報に基づいて生成した前記指向性ビームの追尾を開始するための制御情報を、前記移動体に送信することと、
    を含むことを特徴とする情報管理方法。
21. 移動経路を移動可能な第１移動体に設けられ前記第１移動体が前記移動経路を移動するとき他の第２移動体との間で移動体間通信を行う通信装置に備えるコンピュータ又はプロセッサにおいて実行されるプログラムであって、
    指向性アンテナにより前記第２移動体に向かう指向性ビームを形成し前記第２移動体と無線通信を行うプログラムコードと、
    前記第２移動体が前記指向性ビームの範囲から外れて通信切断が予測されるときに前記第２移動体に対する前記指向性ビームの追尾を開始するプログラムコードと、
    を含むことを特徴とするプログラム。
22. 請求項１４乃至１６のいずれかの移動体の情報を管理するサーバに備えるコンピュータ又はプロセッサにおいて実行されるプログラムであって、
    前記移動体の走行状態を示す走行状態情報、前記移動体の位置情報、前記移動体が走行している移動経路に関する移動経路情報を含むナビゲーション情報、前記移動体の他の移動体との間の移動体間通信の状態を示す通信状態情報、及び、前記移動体で撮影された画像情報の少なくとも一つの情報を取得するプログラムコードと、
    前記走行状態情報、前記位置情報、前記ナビゲーション情報、前記通信状態情報及び前記画像情報の少なくとも一つの情報、又は、前記少なくとも一つの情報に基づいて生成した前記指向性ビームの追尾を開始するための制御情報を、前記移動体に送信するプログラムコードと、
    を含むことを特徴とするプログラム。

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