JP2021158397A - 制御装置および制御方法、車両、並びにプログラム - Google Patents

制御装置および制御方法、車両、並びにプログラム Download PDF

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Abstract

【課題】地理的な影響を考慮して、信頼性の高い通信を実現できる車載通信のための制御装置、制御方法、プログラムおよび車両を提供する。【解決手段】制御装置および車両は、通信機能を有する自端末の位置を予測する位置予測部と、位置予測部により予測された前記自端末の位置の周辺の地理情報を取得する情報取得部と、地理情報に基づいて、自端末と、自端末以外の前記通信機能を備えた他端末との通信を制御する通信制御部とを含む。【選択図】図9

Description

本開示は、制御装置および制御方法、車両、並びにプログラムに関し、特に、車両における信頼性の高い通信を実現するようにした制御装置および制御方法、車両、並びにプログラムに関する。
近年、将来の自動運転を実現すべく、車載通信が注目を集めている。
車載通信のうち、車車間通信において、センサ等から得られる周辺環境に応じて通信パラメータを決定するものが提案されている(特許文献1参照)。
特開2013−51520号公報
しかしながら、特許文献1の技術においては、通信パラメータを切り替えるのみであるため、地理的な影響を考慮すると、通信パラメータを切り替えるのみでは、十分な通信の信頼性を向上させることができず、これにより遅延等が発生する恐れがあった。
本開示は、このような状況に鑑みてなされたものであり、特に、地理的な情報に基づいて通信を制御することで、信頼性の高い通信を実現する。
本開示の一側面の制御装置および車両は、通信機能を有する自端末の位置を予測する位置予測部と、前記位置予測部により予測された前記自端末の位置の周辺の地理情報を取得する情報取得部と、前記地理情報に基づいて、前記自端末と、前記自端末以外の前記通信機能を備えた他端末との通信を制御する通信制御部とを含む制御装置および車両である。
本開示の一側面の制御方法は、通信機能を有する自端末の位置を予測する位置予測処理と、前記位置予測処理により予測された前記自端末の位置の周辺の地理情報を取得する情報取得処理と、前記地理情報に基づいて、前記自端末と、前記自端末以外の前記通信機能を備えた他端末との通信を制御する制御処理とを含む制御方法である。
本開示の一側面のプログラムは、通信機能を有する自端末の位置を予測する位置予測部と、前記位置予測部により予測された前記自端末の位置の周辺の地理情報を取得する情報取得部と、前記地理情報に基づいて、前記自端末と、前記自端末以外の前記通信機能を備えた他端末との通信を制御する通信制御部としてコンピュータを機能させるプログラムである。
本開示の一側面においては、通信機能を有する自端末の位置が予測され、予測された前記自端末の位置の周辺の地理情報が取得され、前記地理情報に基づいて、前記自端末と、前記自端末以外の前記通信機能を備えた他端末との通信が制御される。
本開示の一側面によれば、特に、地理的な情報に基づいて通信を制御することで、信頼性の高い通信を実現することが可能となる。
本開示の概要であるV2X通信を説明する図である。 V2X通信を実現するシステム構成例を説明する図である。 V2Xオペレーションシナリオを説明する図である。 V2Xオペレーションシナリオを説明する図である。 本開示の通信システムにおける第1の実施の形態の構成例を説明する図である。 車両の機能を実現する車両制御システムの構成例を説明する図である。 図6の通信管理部の第1の実施の形態の構成例を説明する図である。 図6のRSUの構成例を説明する図である。 第1の実施の形態における通信管理処理を説明するフローチャートである。 端末の選択方法を説明する図である。 通信パラメータを変更するようにした通信制御処理を説明するフローチャートである。 V2Xにおける様々な状況の例を説明する図である。 地理的な情報に基づいて、通信リンクの構成を変更するようにした通信制御処理を説明するフローチャートである。 ビームフォーミングにおけるビームステアリングのエリアを制限するようにした通信制御処理を説明するフローチャートである。 V2V通信において、ビームフォーミング通信を行っていた際に、Blockageが発生すると判断された際にバックアップ通信回線を準備する通信制御処理を説明する図である。 本開示の通信システムにおける第2の実施の形態の構成例を説明する図である。 図16のサーバの構成例を説明する図である。 図6の通信管理部の第2の実施の形態の構成例を説明する図である。 第2の実施の形態における通信管理処理を説明するフローチャートである。 ダイナミックマップを説明する図である。 3次元マップを説明する図である。 本開示の通信システムにおける第3の実施の形態の構成例を説明する図である。 図22のサーバの構成例を説明する図である。 図6の通信管理部の第3の実施の形態の構成例を説明する図である。 ダイナミックマップを利用したビームフォーミング通信における通信管理処理を説明するフローチャートである。 ダイナミックマップを利用したビームフォーミング通信における通信管理処理を説明する図である。 ダイナミックマップを利用してビームフォーミング通信と他の通信とを切り換えるようにした通信管理処理を説明するフローチャートである。 ダイナミックマップを利用してビームフォーミング通信と他の通信とを切り換えるようにした通信管理処理を説明する図である。 汎用のコンピュータの構成例を説明する図である。
以下に添付図面を参照しながら、本開示の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
以下、本技術を実施するための形態について説明する。説明は以下の順序で行う。
1.本開示の概要
2.第1の実施の形態
3.第2の実施の形態
4.第3の実施の形態
5.ソフトウェアにより実行させる例
<<1.本開示の概要>>
本開示の説明にあたって、まず、本開示の概要について説明する。
将来の自動運転の実現のため、近年、車載通信(V2X通信)への期待が高まってきている。V2X通信とは、Vehicle to X通信の略称であり、車とX(=通信対象:以下、単に通信対象Xとも称する)とが行う通信である。
ここでの通信対象Xは、例えば、図1で示されるように、車両(Vehicle)、インフラストラクチャ(Infrastructure)、ネットワーク(Network)、および歩行者(Pedestrian)等が挙げられる。
通信対象Xが、車両(Vehicle)である場合、すなわち、図1の車両11−1,11−2間の通信L1は、V2V(Vehicle to Vehicle)通信(車車間通信)と称される。
尚、通信対象Xが車両11である場合については、車両11そのものが通信機能を備えた端末であるものとして説明を進めるものとするが、例えば、車両11の搭乗者(運転者)が所持するスマートフォンに代表される携帯端末をも含むものである。
また、以降においては、車両11−11乃至11−13について、特に区別する必要がない場合、単に、車両11と称するものとし、他の構成も同様に称する。
さらに、通信対象Xが、車両11が走行する道路沿いや交差点等に設けられているインフラストラクチャ(Infrastructure)としてのRSU(Road Side Unit:路側器)である場合、すなわち、例えば、図1のRSU12と車両11との間の通信L2は、V2I(Vehicle to Infrastructure)通信(路車間通信)と称される。
尚、通信対象XがRSU12である場合については、RSU12が道路沿いや交差点に設けられる通信機能を備えた端末であるものとして説明を進める。
また、通信対象Xが、クラウドコンピュータやネットワークサーバなどに代表されるネットワーク(Network)の場合、すなわち、例えば、図1のネットワーク13と車両11との間の通信L3は、V2N(Vehicle to Network)通信と称される。
尚、通信対象Xがネットワーク13である場合については、ネットワーク上のサーバコンピュータであるものとして説明を進める。
さらに、通信対象Xが、歩行者(Pedestrian:歩行者が所持する端末)の場合、すなわち、例えば、図1の歩行者14と車両11との間の通信L4は、V2P(Vehicle to Pedestrian)通信と称される。
尚、通信対象Xが歩行者14である場合については、歩行者14は、歩行者そのものではなく、歩行者14が所持する通信機能を備えた端末であるものとして説明を進める。
すなわち、以降において、通信対象Xは、車両11、RSU12、ネットワーク13、および歩行者14のいずれであっても、通信機能を備えた端末またはコンピュータであるものとして説明を進める。
<V2X通信システムの全体像>
V2X通信システムの全体像は、上述した様々な通信対象Xとの通信形態(V2V通信、V2I通信、V2N通信、V2P通信)が組み合わされた構成となり、例えば、図2で示されるような構成となる。
図2のV2X通信システムは、車両11−11乃至11−13、RSU12、ネットワーク13、歩行者14、および基地局31−1,31−2より構成される。
図1のネットワーク13は、図2のおけるV2X制御サーバ32、およびアプリケーション管理サーバ33より構成される。
V2X制御サーバ32は、コアネットワークサーバとして機能し、通信L31乃至L40を介して、車両11−11乃至11−13、RSU12、ネットワーク13、歩行者14、および基地局31−1,31−2の相互の通信を制御する。
アプリケーション管理サーバ33は、車両11−11乃至11−13、および歩行者14における各端末にインストールされるアプリケーションプログラムを管理する。アプリケーション管理サーバ33は、例えば、通信L34乃至L36を介して、車両11−12に対してアプリケーションプログラムをダウンロードさせると共に、アップデート等を管理する。
基地局31−1,31−2は、Uuリンク通信(端末基地局間通信)を実現する。例えば、図2においては、基地局31−2は、車両11−12,11−13のそれぞれとの間でUu(端末基地局間)リンク通信からなる通信L39,L40を介して、相互通信を実現する。
尚、車両11−12,11−13については、それぞれが通信L39,L40によりUuリンク通信を実現すると共に、通信L37で示されるようなV2V通信が実現され、さらに通信L38で示されるような歩行者14との間でV2P通信が実現される。従って、通信対象Xは、相互に、複数の通信形態により通信するように構成されてもよい。
RSU12は、車両11が走行する道路沿いや交差点等に設けられており、基地局31−1を介して、ネットワーク13と、車両11とを接続して通信させる。RSU12は、車両11−11に対して、例えば、通信L31乃至L34を介して、アプリケーション管理サーバ33からアプリケーションプログラムをダウンロードさせたり、データリレーを受け付ける。
RSU12は、基地局31と類似した機能を備えた基地局型と、車両11に設けられた端末と類似した機能を備えたUE(User Equipment)型とが存在する。
(LTE-based V2Xのユースケース)
自動車向けの無線通信としては、これまで主に、IEEE802.11pベースのDSRC(Dedicated Short Range Communication)の開発が進められてきたが、近年になり、LTE(Long Term Evolution)ベースの車載通信(V2X通信)である”LTE-based V2X”の標準規格化が行われた。
LTEベースのV2X通信では、基本的なセーフティメッセージ等のやり取りなどがサポートされている。
V2X通信のユースケースは、V2V通信、V2I通信、V2N通信、およびV2P通信のそれぞれについて、様々な例が挙げられている。
V2V通信は、車両11相互の通信であるので、例えば、車両11の相互の情報に基づいて、前方車両接近警報、交差点衝突防止警告、緊急車両警告、追い越し中止警告、および道路工事警告、並びに、隊列走行時の協働制御処理等のユースケースが挙げられる。
前方車両接近警報は、前方の車両の接近を検知したときに提示される警報である。
交差点衝突防止警告は、交差点に進入する車両間の衝突を防止するために提示される警告である。
緊急車両接近警告は、緊急車両の接近を検知したときに提示される警告である。
追い越し中止警告は、追い越しのための車線変更直前に、変更しようとする車線の後方の車両の接近を検知したときに追い越しの中止を促すために提示される警告である。道路工事警告は、前方の道路工事を警告する。
さらに、隊列走行時の協働制御処理は、複数の車両による隊列状態の位置関係を維持して走行するための制御である。
また、V2I通信は、インフラストラクチャである、例えば、RSU12との通信である。そこで、V2I通信のユースケースとしては、例えば、サーバから配信される道路安全情報の配信、信号機連携の利用、駐車場情報を探すための補助情報の提示(駐車場補助)、課金処理(課金)に活用するといったユースケースが挙げられる。
さらに、V2N通信は、ネットワーク13との通信である。そこで、V2N通信のユースケースとしては、例えば、後述するダイナミックマップを提供してナビゲーションに利用したり、制御情報を送信することで、リモートドライビングを実現させたり、コンテンツを配信するなどして、車内エンターテイメントに利用するといったユースケースが挙げられる。
また、V2P通信は、歩行者14の所持する端末との通信である。そこで、V2P通信のユースケースとしては、例えば、視覚や聴覚に障害を持つ交通弱者となる歩行者14の端末に対して交通弱者警告を通知して、交通弱者の歩行をサポートするといったユースケースが挙げられる。
(NR V2X通信のユースケース)
一方で、さらなるV2X通信の改善をめざし、近年5G(5th Generation)技術(NR:New Radio)を用いたNR V2X通信の検討が行われている。
NR V2X通信では、これまでLTEベースのV2X通信ではサポートできなかったような、高信頼性、低遅延、高速通信、およびハイキャパシティを必要とする新たなユースケースをサポートする。
上述した例において、NR V2X通信を用いることで、高い効果が期待されるユースケースとしては、例えば、ダイナミックマップの提供や、リモートドライビング等が挙げられる。この他にも、V2V通信(車車間通信)やV2I通信(路車間通信)でセンサデータのやり取りを行うようなセンサデータシェアリングや隊列走行向けのプラトゥーニングユースケースが挙げられる。これらのNR V2X通信のユースケース及び要求事項は3GPP TR22.886に記載されている。
NR V2X通信の代表的なユースケースとしては、Vehicles Platooning、Extended Sensors、Advanced Driving、およびRemote Drivingが挙げられる。
Vehicles Platooningは、複数の車両が隊列となり、同じ方向に走行する、隊列走行のユースケースであり、隊列走行を主導する車から隊列走行を制御するための情報をやり取りする技術である。これらの情報のやりとりにより、隊列走行の車間距離をより詰めることが可能となる。
Extended Sensorsは、センサ関連の情報(データ処理前のRawデータや処理されたデータ)を車車間などで交換することを可能とする技術である。センサ関連の情報は、ローカルセンサや、周辺の車両やRSUや歩行者間のライブビデオイメージやアプリケーション管理サーバ33等を通して集められる。車両11は、これらの情報交換により、自身のセンサ情報では得られない情報を入手することができ、より広範囲の環境を認知/認識することが可能となる。多くの情報を交換する必要があるため、通信には高いデータレートが求められる。
Advanced Drivingは、準自動走行や、完全自動走行を可能とする技術である。それぞれの車両11はRSUが自身のセンサ等から得られた認知/認識情報を周辺車両へとシェアすることで、車両11の軌道や操作を同期、協調しながら調整することができる。それぞれの車両11は、Advanced Drivingを利用することで、ドライビングの意図や意思を周辺車両とシェアすることも可能である。
Remote Drivingは、遠隔操縦者やV2X通信によるアプリケーションプログラムを用いた遠隔操縦技術である。運転ができない人や、危険地域に対して遠隔操作が用いられる。ルートや走行する道がある程度決まっているような公共交通機関に対してはクラウドコンピューティングべースの操縦を用いることも可能である。高い信頼性と低い伝送遅延が通信には求められる。
(物理レイヤエンハンスメント)
上記の要求事項を達成するために、LTE V2Xから物理レイヤのさらなるエンハンスメントが必要となる。対象となるリンクは、基地局31やRSU(Road Side Unit)12などのインフラストラクチャと端末間リンクであるUuリンク通信や端末間同士のリンクであるPC5リンクが挙げられる。
主なエンハンスメントのポイントは、例えば、チャネルフォーマット(Flexible numerology, short TTI(Transmission Time Interval)、マルチアンテナ対応、Waveform等)、サイドリンクフィードバック通信(HARQ,CSI(Channel Status Information))等、サイドリンクリソース割り当て方式、車両位置情報推定技術、端末間リレー通信、ユニキャスト通信、マルチキャスト通信のサポート、マルチキャリア通信、キャリアアグリゲーション、MIMO/ビームフォーミング、並びに、高周波周波数対応(例: 6GHz以上)である。
<V2Xオペレーションシナリオ>
次に、図3,図4を参照して、V2X通信のオペレーションシナリオの例について説明する。
V2N通信においては基地局端末間のDL(Download)/UL(Upload)通信のみでシンプルであったが、V2V通信では様々な通信経路が考えられる。
ここではV2V通信の例を用いたオペレーションシナリオ例を紹介するが、V2P通信やV2I通信も同様の通信オペレーションが可能である。その場合、通信先が歩行者(Pedestrian:歩行者の所持する端末)14やRSU12となる。
第1のシナリオSn1は、例えば、図3の上段で示されるように、車両11−31と、車両11−32乃至11−34のそれぞれとの間で、端末間リンク(サイドリンク:PC5リンク)からなる通信L71が形成されるものである。
第1のシナリオSn1においては、先行する車両11−31が、後続の車両11−32乃至11−34に対して、端末間リンク(サイドリンク:PC5リンク)からなる通信L71を介して情報を送信する。
第2のシナリオSn2は、例えば、図3の中段で示されるように、車両11−41と、車両11−42乃至11−44のそれぞれとの間で、基地局31を介して、それぞれ端末である車両11間のインタフェースによるUuリンクからなる通信L81,L82が形成されるものである。
第2のシナリオSn2においては、先行する車両11−41が、後続の車両11−42乃至11−44に対して、基地局31を介して、Uuリンクからなる通信L81,L82により情報を送信する。
第3のシナリオSn3は、例えば、図3の下段で示されるように、車両11−51と、車両11−52乃至11−54のそれぞれとの間で、車両11−51とRSU12間の端末間リンク(サイドリンク:PC5リンク)からなる通信L91、並びに、RSU12と基地局31間、および基地局31と車両11−52乃至11−54間のそれぞれの間にUuリンクからなる通信L92,L93が形成されるものである。
そして、第3のシナリオSn3においては、先行する車両11−51が、後続の車両11−52乃至11−54に対して、車両11−51とRSU12間の端末間リンク(サイドリンク:PC5リンク)からなる通信L91、並びに、RSU12と基地局31間のUuリンクからなる通信L92、および基地局31と車両11−52乃至11−54間のUuリンクからなる通信L93を介して情報を送信する。
第4のシナリオSn4は、例えば、図4の上段で示されるように、車両11−61と、車両11−62乃至11−64とのそれぞれの間で、車両11−61と基地局31間、および、基地局31とRSU12間の端末間リンク(サイドリンク:PC5リンク)からなる通信L101,L102、並びに、RSU12と車両11−62乃至11−64間のそれぞれにUuリンクからなる通信L103が形成されるものである。
そして、第4のシナリオSn4においては、後続の車両11−61が、先行の車両11−62乃至11−64に対して、車両11−61と基地局31間、および、基地局31とRSU12間の端末間リンク(サイドリンク:PC5リンク)からなる通信L101,L102、並びに、RSU12と車両11−62乃至11−64間のUuリンクからなる通信L103を介して情報を送信する。
第5のシナリオSn5は、例えば、図4の中段で示されるように、車両11−71と、車両11−72乃至11−74とのそれぞれとの間で、車両11−71とRSU12間の端末間リンク(サイドリンク:PC5リンク)からなる通信L111、およびRSUL82と車両11−72乃至11−74間のそれぞれとの間の端末間リンク(サイドリンク:PC5リンク)からなる通信L112が形成されるものである。
そして、第5のシナリオSn5においては、後続の車両11−71が、先行の車両11−72乃至11−74に対して、車両11−82間の端末間リンク(サイドリンク:PC5リンク)からなる通信L111、およびRSUL82と車両11−72乃至11−74間の端末間リンク(サイドリンク:PC5リンク)からなる通信L112を介して情報を送信する。
第6のシナリオSn6は、例えば、図4の下段で示されるように、車両11−81,11−82間での端末間リンク(サイドリンク:PC5リンク)からなる通信L121、車両11−82と車両11−83乃至11−85のそれぞれとの間の端末間リンク(サイドリンク:PC5リンク)からなる通信L122が形成されるものである。
そして、第6のシナリオSn6においては、後続の車両11−81が、先行の車両11−82に対して端末間リンク(サイドリンク:PC5リンク)からなる通信L121を介して送信し、車両11−82が、さらに先行する車両11−83乃至11−85に対して端末間リンク(サイドリンク:PC5リンク)からなる通信L122を介して情報を送信する。
これまでのNRV2Xにおいては、上述した一連のシナリオの例でも見られるように、端末間リンクは基本的にSingle antenna送信やTransmission diversity送信等により実現されてきた。
しかしながら、これまでのNRV2Xにおいては、複数アンテナを送受信間で用いるMIMO(Multiple Input and Multiple Output)やビームフォーミングに関する通信は行われてきていなかった。
特に、V2X通信環境下におけるビームフォーミングでは、短時間にビームフォーミングのリンクを確立する必要があり、効率的なコネクションの確立方法が必要となる。また、端末間リンク(サイドリンク)にビームフォーミング技術を用いた場合、通信の特性は周辺の地理的環境に応じた影響を受け易いため、リンクが切れた際のリカバリ対策等については、地理的環境に応じた処理が必要となる。
そこで、本開示においては、車載通信(V2X通信)環境における地理的な情報を用いた効率的な通信の接続やリカバリを実現し、より信頼性の高い通信を実現する。
<<2.第1の実施の形態>>
次に、図5を参照して、本開示の通信システムの第1の実施の形態について説明する。
図5の通信システム41は、車両11−91乃至車両11−n、およびRSU12−1乃至12−mより構成される。図5の通信システム41においては、車両11−91が、自車とし、それ以外の他車となる車両を車両11−92乃至11−nとして表現している。車両11−91は、車両11−92乃至11−nと、例えば、V2V通信により相互に通信することができる。本明細書においては、車両11は端末であり、自車である車両11については、自端末とも称し、それ以外の車両11、RSU12、および歩行者14については、他端末とも称する。
車両11−91は、自らの位置情報を他の車両11−92乃至11−nに送信すると共に、他の車両11−92乃至11−n、およびRSU12−1乃至12−mの位置情報を取得する。
RSU12は、自らの位置情報を車両11や他のRSU12に送信する。また、RSU12は、車両11−91乃至11−nとの間でV2I通信を実現し、例えば、車両11−91と、車両11−92乃至11−nのそれぞれの間の通信を中継(リレー)する。さらに、RSU12は、図5においては図示しないが、図1を参照して説明したように、車両11と、ネットワーク13や歩行者14との通信も中継(リレー)する。
車両11−91は、他の車両11−92乃至11−n、およびRSU12−1乃至12−mとの位置関係、すなわち、地理的な情報に基づいて、相互の通信パラメータを調整し、常に最適な状態で通信できる状態を維持する。これにより、信頼性の高い、低遅延なV2X通信を実現する。
<車両の機能を実現する車両制御システムの構成例>
次に、図6を参照して、車両11の機能を実現する移動体制御システムの一例である車両制御システム100の概略的な機能の構成例を示すブロック図である。
なお、以下、車両制御システム100が設けられている車両を他の車両と区別する場合、自車又は自車両と称する。
車両制御システム100は、入力部101、データ取得部102、通信部103、車内機器104、出力制御部105、出力部106、駆動系制御部107、駆動系システム108、ボディ系制御部109、ボディ系システム110、記憶部111、及び、自動運転制御部112を備える。入力部101、データ取得部102、通信部103、出力制御部105、駆動系制御部107、ボディ系制御部109、記憶部111、及び、自動運転制御部112は、通信ネットワーク121を介して、相互に接続されている。通信ネットワーク121は、例えば、CAN(Controller Area Network)、LIN(Local Interconnect Network)、LAN(Local Area Network)、又は、FlexRay(登録商標)等の任意の規格に準拠した車載通信ネットワークやバス等からなる。なお、車両制御システム100の各部は、通信ネットワーク121を介さずに、直接接続される場合もある。
なお、以下、車両制御システム100の各部が、通信ネットワーク121を介して通信を行う場合、通信ネットワーク121の記載を省略するものとする。例えば、入力部101と自動運転制御部112が、通信ネットワーク121を介して通信を行う場合、単に入力部101と自動運転制御部112が通信を行うと記載する。
入力部101は、搭乗者が各種のデータや指示等の入力に用いる装置を備える。例えば、入力部101は、タッチパネル、ボタン、マイクロフォン、スイッチ、及び、レバー等の操作デバイス、並びに、音声やジェスチャ等により手動操作以外の方法で入力可能な操作デバイス等を備える。また、例えば、入力部101は、赤外線若しくはその他の電波を利用したリモートコントロール装置、又は、車両制御システム100の操作に対応したモバイル機器若しくはウェアラブル機器等の外部接続機器であってもよい。入力部101は、搭乗者により入力されたデータや指示等に基づいて入力信号を生成し、車両制御システム100の各部に供給する。
データ取得部102は、車両制御システム100の処理に用いるデータを取得する各種のセンサ等を備え、取得したデータを、車両制御システム100の各部に供給する。
例えば、データ取得部102は、自車の状態等を検出するための各種のセンサを備える。具体的には、例えば、データ取得部102は、ジャイロセンサ、加速度センサ、慣性計測装置(IMU)、及び、アクセルペダルの操作量、ブレーキペダルの操作量、ステアリングホイールの操舵角、エンジン回転数、モータ回転数、若しくは、車輪の回転速度等を検出するためのセンサ等を備える。
また、例えば、データ取得部102は、自車の外部の情報を検出するための各種のセンサを備える。具体的には、例えば、データ取得部102は、ToF(Time Of Flight)カメラ、ステレオカメラ、単眼カメラ、赤外線カメラ、及び、その他のカメラ等の撮像装置を備える。また、例えば、データ取得部102は、天候又は気象等を検出するための環境センサ、及び、自車の周囲の物体を検出するための周囲情報検出センサを備える。環境センサは、例えば、雨滴センサ、霧センサ、日照センサ、雪センサ等からなる。周囲情報検出センサは、例えば、超音波センサ、レーダ、LiDAR(Light Detection and Ranging、Laser Imaging Detection and Ranging)、ソナー等からなる。
さらに、例えば、データ取得部102は、自車の現在位置を検出するための各種のセンサを備える。具体的には、例えば、データ取得部102は、GNSS(Global Navigation Satellite System)衛星からのGNSS信号を受信するGNSS受信機等を備える。
また、例えば、データ取得部102は、車内の情報を検出するための各種のセンサを備える。具体的には、例えば、データ取得部102は、運転者を撮像する撮像装置、運転者の生体情報を検出する生体センサ、及び、車室内の音声を集音するマイクロフォン等を備える。生体センサは、例えば、座面又はステアリングホイール等に設けられ、座席に座っている搭乗者又はステアリングホイールを握っている運転者の生体情報を検出する。
通信部103は、車内機器104、並びに、車外の様々な機器、サーバ、基地局等と通信を行い、車両制御システム100の各部から供給されるデータを送信したり、受信したデータを車両制御システム100の各部に供給したりする。なお、通信部103がサポートする通信プロトコルは、特に限定されるものではなく、また、通信部103が、複数の種類の通信プロトコルをサポートすることも可能である
例えば、通信部103は、無線LAN、Bluetooth(登録商標)、NFC(Near Field Communication)、又は、WUSB(Wireless USB)等により、車内機器104と無線通信を行う。また、例えば、通信部103は、図示しない接続端子(及び、必要であればケーブル)を介して、USB(Universal Serial Bus)、HDMI(登録商標)(High-Definition Multimedia Interface)、又は、MHL(Mobile High-definition Link)等により、車内機器104と有線通信を行う。
さらに、例えば、通信部103は、基地局又はアクセスポイントを介して、外部ネットワーク(例えば、インターネット、クラウドネットワーク又は事業者固有のネットワーク)上に存在する機器(例えば、アプリケーションサーバ又は制御サーバ)との通信を行う。また、例えば、通信部103は、P2P(Peer To Peer)技術を用いて、自車の近傍に存在する端末(例えば、歩行者若しくは店舗の端末、又は、MTC(Machine Type Communication)端末)との通信を行う。さらに、例えば、通信部103は、V2V(車車間(Vehicle to Vehicle))通信、V2I(路車間(Vehicle to Infrastructure))通信、V2N(自車とネットワークとの間(Vehicle to Network))通信、及び、V2P(歩車間(Vehicle to Pedestrian))通信等のV2X通信を行う。また、例えば、通信部103は、ビーコン受信部を備え、道路上に設置された無線局等から発信される電波あるいは電磁波を受信し、現在位置、渋滞、通行規制又は所要時間等の情報を取得する。通信部103は、通信管理部144により管理される通信方式や様々な通信パラメータに基づいた通信を行う。
車内機器104は、例えば、搭乗者が有するモバイル機器若しくはウェアラブル機器、自車に搬入され若しくは取り付けられる情報機器、及び、任意の目的地までの経路探索を行うナビゲーション装置等を含む。
出力制御部105は、自車の搭乗者又は車外に対する各種の情報の出力を制御する。例えば、出力制御部105は、視覚情報(例えば、画像データ)及び聴覚情報(例えば、音声データ)のうちの少なくとも1つを含む出力信号を生成し、出力部106に供給することにより、出力部106からの視覚情報及び聴覚情報の出力を制御する。具体的には、例えば、出力制御部105は、データ取得部102の異なる撮像装置により撮像された画像データを合成して、俯瞰画像又はパノラマ画像等を生成し、生成した画像を含む出力信号を出力部106に供給する。また、例えば、出力制御部105は、衝突、接触、危険地帯への進入等の危険に対する警告音又は警告メッセージ等を含む音声データを生成し、生成した音声データを含む出力信号を出力部106に供給する。
出力部106は、自車の搭乗者又は車外に対して、視覚情報又は聴覚情報を出力することが可能な装置を備える。例えば、出力部106は、表示装置、インストルメントパネル、オーディオスピーカ、ヘッドホン、搭乗者が装着する眼鏡型ディスプレイ等のウェアラブルデバイス、プロジェクタ、ランプ等を備える。出力部106が備える表示装置は、通常のディスプレイを有する装置以外にも、例えば、ヘッドアップディスプレイ、透過型ディスプレイ、AR(Augmented Reality)表示機能を有する装置等の運転者の視野内に視覚情報を表示する装置であってもよい。
駆動系制御部107は、各種の制御信号を生成し、駆動系システム108に供給することにより、駆動系システム108の制御を行う。また、駆動系制御部107は、必要に応じて、駆動系システム108以外の各部に制御信号を供給し、駆動系システム108の制御状態の通知等を行う。
駆動系システム108は、自車の駆動系に関わる各種の装置を備える。例えば、駆動系システム108は、内燃機関又は駆動用モータ等の駆動力を発生させるための駆動力発生装置、駆動力を車輪に伝達するための駆動力伝達機構、舵角を調節するステアリング機構、制動力を発生させる制動装置、ABS(Antilock Brake System)、ESC(Electronic Stability Control)、並びに、電動パワーステアリング装置等を備える。
ボディ系制御部109は、各種の制御信号を生成し、ボディ系システム110に供給することにより、ボディ系システム110の制御を行う。また、ボディ系制御部109は、必要に応じて、ボディ系システム110以外の各部に制御信号を供給し、ボディ系システム110の制御状態の通知等を行う。
ボディ系システム110は、車体に装備されたボディ系の各種の装置を備える。例えば、ボディ系システム110は、キーレスエントリシステム、スマートキーシステム、パワーウィンドウ装置、パワーシート、ステアリングホイール、空調装置、及び、各種ランプ(例えば、ヘッドランプ、バックランプ、ブレーキランプ、ウィンカ、フォグランプ等)等を備える。
記憶部111は、例えば、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、HDD(Hard Disc Drive)等の磁気記憶デバイス、半導体記憶デバイス、光記憶デバイス、及び、光磁気記憶デバイス等を備える。記憶部111は、車両制御システム100の各部が用いる各種プログラムやデータ等を記憶する。例えば、記憶部111は、ダイナミックマップ等の3次元の高精度地図、高精度地図より精度が低く、広いエリアをカバーするグローバルマップ、及び、自車の周囲の情報を含むローカルマップ等の地図データを記憶する。
自動運転制御部112は、自律走行又は運転支援等の自動運転に関する制御を行う。具体的には、例えば、自動運転制御部112は、自車の衝突回避あるいは衝撃緩和、車間距離に基づく追従走行、車速維持走行、自車の衝突警告、又は、自車のレーン逸脱警告等を含むADAS(Advanced Driver Assistance System)の機能実現を目的とした協調制御を行う。また、例えば、自動運転制御部112は、運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行う。自動運転制御部112は、検出部131、自己位置推定部132、状況分析部133、計画部134、及び、動作制御部135を備える。
検出部131は、自動運転の制御に必要な各種の情報の検出を行う。検出部131は、車外情報検出部141、車内情報検出部142、車両状態検出部143、および通信管理部144を備える。
車外情報検出部141は、車両制御システム100の各部からのデータ又は信号に基づいて、自車の外部の情報の検出処理を行う。例えば、車外情報検出部141は、自車の周囲の物体の検出処理、認識処理、及び、追跡処理、並びに、物体までの距離の検出処理を行う。検出対象となる物体には、例えば、車両、人、障害物、構造物、道路、信号機、交通標識、道路標示等が含まれる。また、例えば、車外情報検出部141は、自車の周囲の環境の検出処理を行う。検出対象となる周囲の環境には、例えば、天候、気温、湿度、明るさ、及び、路面の状態等が含まれる。車外情報検出部141は、検出処理の結果を示すデータを自己位置推定部132、状況分析部133のマップ解析部151、交通ルール認識部152、及び、状況認識部153、並びに、動作制御部135の緊急事態回避部171等に供給する。
車内情報検出部142は、車両制御システム100の各部からのデータ又は信号に基づいて、車内の情報の検出処理を行う。例えば、車内情報検出部142は、運転者の認証処理及び認識処理、運転者の状態の検出処理、搭乗者の検出処理、及び、車内の環境の検出処理等を行う。検出対象となる運転者の状態には、例えば、体調、覚醒度、集中度、疲労度、視線方向等が含まれる。検出対象となる車内の環境には、例えば、気温、湿度、明るさ、臭い等が含まれる。車内情報検出部142は、検出処理の結果を示すデータを状況分析部133の状況認識部153、及び、動作制御部135の緊急事態回避部171等に供給する。
車両状態検出部143は、車両制御システム100の各部からのデータ又は信号に基づいて、自車の状態の検出処理を行う。検出対象となる自車の状態には、例えば、速度、加速度、舵角、異常の有無及び内容、運転操作の状態、パワーシートの位置及び傾き、ドアロックの状態、並びに、その他の車載機器の状態等が含まれる。車両状態検出部143は、検出処理の結果を示すデータを状況分析部133の状況認識部153、及び、動作制御部135の緊急事態回避部171等に供給する。
通信管理部144は、自己位置の情報と、通信対象Xとなる他車、インフラストラクチャ、ネットワーク、歩行者等の端末との位置情報に基づいて、通信に係る地理的な情報に応じて、通信部103の通信方式や通信パラメータを制御して、信頼性の高い通信を実現する。尚、通信管理部144の詳細な構成については、図7を参照して後述する。
自己位置推定部132は、車外情報検出部141、及び、状況分析部133の状況認識部153等の車両制御システム100の各部からのデータ又は信号に基づいて、自車の位置及び姿勢等の推定処理を行う。また、自己位置推定部132は、必要に応じて、自己位置の推定に用いるローカルマップ(以下、自己位置推定用マップと称する)を生成する。自己位置推定用マップは、例えば、SLAM(Simultaneous Localization and Mapping)等の技術を用いた高精度なマップとされる。自己位置推定部132は、推定処理の結果を示すデータを状況分析部133のマップ解析部151、交通ルール認識部152、及び、状況認識部153等に供給する。また、自己位置推定部132は、自己位置推定用マップを記憶部111に記憶させる。
状況分析部133は、自車及び周囲の状況の分析処理を行う。状況分析部133は、マップ解析部151、交通ルール認識部152、状況認識部153、及び、状況予測部154を備える。
マップ解析部151は、自己位置推定部132及び車外情報検出部141等の車両制御システム100の各部からのデータ又は信号を必要に応じて用いながら、記憶部111に記憶されている各種のマップの解析処理を行い、自動運転の処理に必要な情報を含むマップを構築する。マップ解析部151は、構築したマップを、交通ルール認識部152、状況認識部153、状況予測部154、並びに、計画部134のルート計画部161、行動計画部162、及び、動作計画部163等に供給する。
交通ルール認識部152は、自己位置推定部132、車外情報検出部141、及び、マップ解析部151等の車両制御システム100の各部からのデータ又は信号に基づいて、自車の周囲の交通ルールの認識処理を行う。この認識処理により、例えば、自車の周囲の信号の位置及び状態、自車の周囲の交通規制の内容、並びに、走行可能な車線等が認識される。交通ルール認識部152は、認識処理の結果を示すデータを状況予測部154等に供給する。
状況認識部153は、自己位置推定部132、車外情報検出部141、車内情報検出部142、車両状態検出部143、及び、マップ解析部151等の車両制御システム100の各部からのデータ又は信号に基づいて、自車に関する状況の認識処理を行う。例えば、状況認識部153は、自車の状況、自車の周囲の状況、及び、自車の運転者の状況等の認識処理を行う。また、状況認識部153は、必要に応じて、自車の周囲の状況の認識に用いるローカルマップ(以下、状況認識用マップと称する)を生成する。状況認識用マップは、例えば、占有格子地図(Occupancy Grid Map)とされる。
認識対象となる自車の状況には、例えば、自車の位置、姿勢、動き(例えば、速度、加速度、移動方向等)、並びに、異常の有無及び内容等が含まれる。認識対象となる自車の周囲の状況には、例えば、周囲の静止物体の種類及び位置、周囲の動物体の種類、位置及び動き(例えば、速度、加速度、移動方向等)、周囲の道路の構成及び路面の状態、並びに、周囲の天候、気温、湿度、及び、明るさ等が含まれる。認識対象となる運転者の状態には、例えば、体調、覚醒度、集中度、疲労度、視線の動き、並びに、運転操作等が含まれる。
状況認識部153は、認識処理の結果を示すデータ(必要に応じて、状況認識用マップを含む)を自己位置推定部132及び状況予測部154等に供給する。また、状況認識部153は、状況認識用マップを記憶部111に記憶させる。
状況予測部154は、マップ解析部151、交通ルール認識部152及び状況認識部153等の車両制御システム100の各部からのデータ又は信号に基づいて、自車に関する状況の予測処理を行う。例えば、状況予測部154は、自車の状況、自車の周囲の状況、及び、運転者の状況等の予測処理を行う。
予測対象となる自車の状況には、例えば、自車の挙動、異常の発生、及び、走行可能距離等が含まれる。予測対象となる自車の周囲の状況には、例えば、自車の周囲の動物体の挙動、信号の状態の変化、及び、天候等の環境の変化等が含まれる。予測対象となる運転者の状況には、例えば、運転者の挙動及び体調等が含まれる。
状況予測部154は、予測処理の結果を示すデータを、交通ルール認識部152及び状況認識部153からのデータとともに、計画部134のルート計画部161、行動計画部162、及び、動作計画部163等に供給する。
ルート計画部161は、マップ解析部151及び状況予測部154等の車両制御システム100の各部からのデータ又は信号に基づいて、目的地までのルートを計画する。例えば、ルート計画部161は、グローバルマップに基づいて、現在位置から指定された目的地までのルートを設定する。また、例えば、ルート計画部161は、渋滞、事故、通行規制、工事等の状況、及び、運転者の体調等に基づいて、適宜ルートを変更する。ルート計画部161は、計画したルートを示すデータを行動計画部162等に供給する。
行動計画部162は、マップ解析部151及び状況予測部154等の車両制御システム100の各部からのデータ又は信号に基づいて、ルート計画部161により計画されたルートを計画された時間内で安全に走行するための自車の行動を計画する。例えば、行動計画部162は、発進、停止、進行方向(例えば、前進、後退、左折、右折、方向転換等)、走行車線、走行速度、及び、追い越し等の計画を行う。行動計画部162は、計画した自車の行動を示すデータを動作計画部163等に供給する
動作計画部163は、マップ解析部151及び状況予測部154等の車両制御システム100の各部からのデータ又は信号に基づいて、行動計画部162により計画された行動を実現するための自車の動作を計画する。例えば、動作計画部163は、加速、減速、及び、走行軌道等の計画を行う。動作計画部163は、計画した自車の動作を示すデータを、動作制御部135の加減速制御部172及び方向制御部173等に供給する。
動作制御部135は、自車の動作の制御を行う。動作制御部135は、緊急事態回避部171、加減速制御部172、及び、方向制御部173を備える。
緊急事態回避部171は、車外情報検出部141、車内情報検出部142、及び、車両状態検出部143の検出結果に基づいて、衝突、接触、危険地帯への進入、運転者の異常、車両の異常等の緊急事態の検出処理を行う。緊急事態回避部171は、緊急事態の発生を検出した場合、急停車や急旋回等の緊急事態を回避するための自車の動作を計画する。緊急事態回避部171は、計画した自車の動作を示すデータを加減速制御部172及び方向制御部173等に供給する。
加減速制御部172は、動作計画部163又は緊急事態回避部171により計画された自車の動作を実現するための加減速制御を行う。例えば、加減速制御部172は、計画された加速、減速、又は、急停車を実現するための駆動力発生装置又は制動装置の制御目標値を演算し、演算した制御目標値を示す制御指令を駆動系制御部107に供給する。
方向制御部173は、動作計画部163又は緊急事態回避部171により計画された自車の動作を実現するための方向制御を行う。例えば、方向制御部173は、動作計画部163又は緊急事態回避部171により計画された走行軌道又は急旋回を実現するためのステアリング機構の制御目標値を演算し、演算した制御目標値を示す制御指令を駆動系制御部107に供給する。
<車両の機能を実現する車両制御システムにおける通信管理部の構成例>
次に、図7を参照して、通信管理部144の詳細な構成例について説明する。
通信管理部144は、通信制御部211、他端末情報取得部212、他端末情報記憶部213、自端末位置情報取得部214、および自端末位置情報記憶部215を備えている。
通信制御部211は、自端末情報送信部221、位置予測部222、自端末制御部223、および通信確立部224を備えており、通信管理部144の動作の全体を制御している。
自端末情報送信部221は、通信部103を制御して、自端末位置情報記憶部215に記憶されている自端末位置情報を読み出すと共に、計画部134のルート計画部161より供給されるルートの情報を取得して、周囲の車両11に対して送信する。
位置予測部222は、自端末位置情報記憶部215に記憶されている時系列の自端末位置情報やルート計画部161より供給されるルートの情報に基づいて、現在の位置や所定の時間だけ未来における位置を予測する。また、位置予測部222は、他端末情報記憶部213に記憶されている、他端末である車両11、RSU12、歩行者14、および基地局31の、時系列の位置情報やルートの情報に基づいて、現在の位置を予測する。すなわち、位置予測部222は、自端末と他端末との現在、または未来の位置を予測することにより、現在、または、未来における相互の位置関係を地理的な情報として予測する。
自端末制御部223は、位置予測部222により予測された現在、または、未来の端末間の位置関係の情報である地理的な情報に基づいて、通信対象、通信方式(通信の構成等)、および通信パラメータを特定し、通信部103を制御して、通信を確立させる。
通信確立部224は、車両11や歩行者14の情報に基づいて、通信部103を制御して、通信を確立する。また、通信確立部224は、通信部103を介して、他車となる車両11より通信の確立を要求された場合、通信の確立を要求する端末の情報を取得し、通信の確立が求められた車両11や歩行者14の情報に基づいて、通信部103を制御して、通信を確立する。
他端末情報取得部212は、通信部103を制御して、周囲の他車となる車両11、およびRSU12より送信されるサポートしている通信方式の情報、位置情報、および、ルートの情報を含む他端末情報を受信して、他端末情報記憶部213に記憶させる。尚、ここでいうルートとは、ナビゲーションシステムや自動運転システムにより移動することが予想されるルートを含む。
自端末位置情報取得部214は、自己位置推定部132より出力される自己位置推定結果を自端末位置情報として取得し、自端末位置情報記憶部215に記憶させる。
通信制御部211の自端末制御部223は、他端末情報記憶部213に記憶されている他車となる車両11、およびRSU12の位置情報、および自端末位置情報記憶部215に記憶されている自端末位置情報に基づいた、相互の位置関係、すなわち、地理的環境に応じて、通信方式や通信パラメータを決定し、通信部103を制御する。
<RSUの構成例>
次に、図8を参照して、RSU12の構成例について説明する。
RSU12は、制御部231、通信部232、および記憶部233を備えている。
制御部231は、通信制御部241を備えており、RSU12の動作の全体を制御する。通信制御部241は、自端末情報送信部251、自端末制御部252、および通信確立部253を備えており、通信部232を制御する。
自端末情報送信部251は、通信部232を制御して、記憶部233に記憶されている自端末位置情報、サポートしている通信方式の情報、およびルート計画部161により計画されたルートの情報を読み出して、周囲の車両11や歩行者14に対して送信する。すなわち、この情報が他端末における他端末情報となる。
自端末制御部252は、通信方式や通信パラメータを決定し、通信部232を制御する。
通信確立部253は、通信部232を制御して、車両11、RSU12および歩行者14の端末との通信を確立する。
<通信管理処理>
次に、図9のフローチャートを参照して、自車である車両11が、他車となる車両11、またはRSU12との通信を行う場合の通信管理処理について説明する。
ステップS11において、他端末情報取得部212は、通信部103を制御して、他端末情報となる他車の車両11およびRSU12などの他端末から送信される他端末情報を取得させ、取得した他端末情報に含まれる位置情報やサポートしている通信方式等の情報を時系列の情報として他端末情報記憶部213に記憶させる。
ステップS12において、自端末位置情報取得部214は、自己位置推定部132より供給される自己位置の推定結果を自端末位置情報として取得し、時系列の情報として自端末位置情報記憶部215に記憶させる。
ステップS13において、位置予測部222は、他端末情報記憶部213に記憶されている周囲の車両11およびRSU12の時系列の位置情報、およびルート情報、並びに自端末位置情報記憶部215に記憶されている時系列の自端末位置情報およびルート情報とから、それぞれの端末(車両11、RSU12、および歩行者14等)の位置を地理的な情報として予測する。自端末制御部223は、予測された地理的な情報(地理情報)を取得し、取得した地理的な情報(地理情報)に基づいて、それぞれの位置関係を考慮して、選択可能な端末となり得る車両11またはRSU12の候補を選択する。
すなわち、図10の上段で示されるように、自端末において、通信方式や通信パラメータにおいて、サポートしている他端末の集合を集合Z11とし、地理的な情報に基づいて使用可能と判断される他端末の集合を集合Z12として表現する場合、自端末制御部223は、集合Z11,Z12の共通集合Z21の他端末を、候補として選択する。
例えば、自端末が、DSRC V2V通信、Cellular 4G V2V通信、およびCellular 5G mmWave V2V通信の通信方式をサポートしている場合、これらの通信方式を採用する他端末は、いずれも集合Z11に含まれる。
一方、地理的な情報に基づいて、これらの端末がいずれも、遮蔽物などにより物理的に囲まれているなど、直線的な電波の伝搬が困難な地理的な状態(以降、単に、NLOS(Non Line Of Sight)状態とも称する)である場合、NLOS状態での通信が可能なDSRC V2V通信、およびCellular 4G V2V通信の通信方式を採用した他端末が候補として選択されることになる。尚、以降において、通信経路上に遮蔽物等が存在せず、電波の伝搬に特段の問題が無い状態については、NLOS状態に対して、LOS(Line Of Sight)状態とも称する。
ステップS14において、自端末制御部223は、候補として選択された他端末のうち、自端末において採用しているアプリケーションプログラムにおいて、サポートされている通信方式の他端末を、通信すべき端末として選択する。
すなわち、図10の下段で示されるように、自端末のアプリケーションプログラムにおいて、サポートされている他端末の集合を集合Z13とする場合、自端末制御部223は、地理的な情報に基づいて候補として選択された他端末の集合である共通集合Z21のうち、集合Z13との共通集合Z31(=集合Z11,Z12,Z13の共通集合)に属する端末を通信すべき端末として選択する。
すなわち、例えば、アプリケーションプログラムによりサポートされている通信方式が、DSRC V2V通信であった場合、NLOS状態での通信が可能なDSRC V2V通信、およびCellular 4G V2V通信の通信方式を採用した他端末のうち、DSRC V2V通信の通信方式を採用している他端末が通信すべき端末として選択されることになる。
ステップS15において、自端末制御部223は、地理的な情報に基づいて、通信すべき他端末として選択された端末との通信に必要とされる通信パラメータを設定し、通信を開始する。
ここで、設定される通信パラメータは、例えば、使用周波数帯域、リソースプール(ミリ波通信の実施可否、ライセンスバンド、アンライセンスバンド、ライセンスITSバンド、優先度分けされたリソースプール)、通信リンク(V2V通信、V2I通信、V2P通信、V2N通信、リレーの実施可否)、Carrier aggregationの実施可否、Dual connectivityの実施可否、複数アンテナ通信(TxD,MIMO)の実施可否、ビームステアリング、ビームフォーミングの角度設定に関するパラメータ、ビームフォーミングのMeasurementの範囲に関するパラメータ、CSI acquisitionに関するパラメータ、許容干渉量、キャリアセンシングパラメータ(閾値、センシング期間)、通信用リソースセレクションにおけるフィルタリング条件、リソースリセレクション条件、MCS(Modulation and coding set)、最大送信電力、送信パケットの優先度パラメータ、バッファステータスに関するパラメータ、衝突判断に用いる閾値パラメータ(地理的環境に応じて閾値にウエイトをかける)等である。
ステップS11乃至S15の一連の処理により、初期の通信が開始される状態となる。
ステップS16において、自端末制御部223は、所定の時間が経過したか否かを判定し、所定の時間が経過した場合、処理は、ステップS17に進む。
ステップS17において、自端末位置情報取得部214は、自端末位置情報を取得し、自端末位置情報記憶部215に記憶させる。自端末情報送信部221は、通信部103を制御して、自端末位置情報記憶部215に記憶されている自端末位置情報やサポートされている通信方式の情報を他端末に対して送信させる。
ステップS18において、他端末情報取得部212は、通信部103を制御して、他端末情報として、他車となる車両11およびRSU12などの他端末から送信される他端末情報を取得させ、取得した他端末情報における位置情報やサポートしている通信方式の情報を時系列の情報として他端末情報記憶部213に記憶させる。
ステップS19において、通信制御部211は、他端末情報記憶部213に記憶されている他端末情報や自端末位置情報記憶部215に記憶されている自端末位置情報に基づいて自端末や他端末の位置を予測して、地理的な情報を生成する。そして、通信制御部211は、予測された地理的な情報に基づいて、通信制御処理を実行し、通信パラメータを調整する。
地理的な情報に基づいた通信制御処理については、様々な地理的な情報により得られる条件に応じた通信制御処理であり、図11乃至図15を参照して、詳細を後述する。
ステップS20において、通信制御部211は、処理の終了が指示されたか否かを判定し、処理の終了が指示されない場合、処理は、ステップS21に進む。
ステップS21において、通信制御部211は、通信部103の通信状況を確認し、通信状態が不良となり、通信ができない状態となっているか否かを判定する。ステップS21において、通信状態が不良ではなく、通信ができない状態ではない場合、処理は、ステップS16に戻る。
また、ステップS21において、通信状態が不良となり、通信ができない状態である場合、処理は、ステップS13に戻り、再び通信先となる端末が選択されて、他端末との通信を開始できる状態にする。
ステップS19の通信制御処理は、通信できないほど通信状態が不良となる前に通信状態に応じたパラメータの調整や通信方式の切り替えを実現することで、安定した通信状態を維持することで、信頼性の高い通信を実現させる。
そして、ステップS20において、終了が指示されると処理が終了する。
以上の処理により、地理的な情報と、アプリケーションプログラムにおいて対応する通信方式の条件に基づいて、通信品質を維持し易い他端末との通信を実現させることが可能となる。
結果として、信頼性の高い通信を実現することが可能となる。
<通信パラメータを変更する通信制御処理>
ところで、図9のフローチャートを参照して説明した通信管理処理における、ステップS21において、通信状態が不良であると判定された場合、ステップS13以降において、通信状態の不良に起因して新たな他端末との通信を再開させるための処理がなされる。
しかしながら、この場合、再接続のための他端末の情報は持ち合わせているものの、接続手続を最初からやり直すため、通信が再開されるまでに時間が掛かる恐れがあるので、通信状態が不安定な状態となり、通信における遅延を発生させる可能性がある。
ステップS19の通信制御処理は、ステップS21において、通信できないほど通信状態が不良とならないように、地理的な情報に基づいて、通信部103を制御する処理である。
そこで、ここでは、図11のフローチャートを参照して、通信部103を制御するための通信制御処理のうち、地理的な情報に基づいて、通信パラメータを変更するようにした通信制御処理について説明する。
ステップS31において、位置予測部222は、自端末位置情報記憶部215に記憶されている時系列の自端末位置情報、他端末情報記憶部213に記憶されている時系列の他端末情報(位置情報およびルート情報を含む)、自端末のルート情報に基づいて、現在、および未来における自端末および他端末の位置を地理的な情報として予測する。
ステップS32において、自端末制御部223は、位置予測部222により予測された地理的な情報を取得し、取得した地理的な情報に基づいて、通信中の他端末が現在または所定時間(例えば、10秒)だけ将来のタイミングまでにおいて(現在から将来までにおいて)、NLOSとなるか否かを判定する。
例えば、図12の状況St11における車両11−100が自車両である場合について考える。
図12の状況St11においては、現在において、車両11−100が、道路261−1を図中右方向に移動しながら、先行する車両11−102との間でV2V通信が実現されているものとする。
しかしながら、所定の時間だけ将来のタイミングにおいて、車両11−102が、点線の矢印で示されるように、道路261−2に左折してしまうことが予測された。このため、図中の車両11−100,11−102によるV2V通信からなる通信L151は、図12で示されるように道路261−1,261−2以外の領域を跨ぐような状態となる。道路261−1,261−2以外の領域においては、建物などが存在することを考慮すると、車両11−100,11−102によるV2V通信からなる通信L151がビームフォーミング通信であるような場合、通信が妨害される可能性がある(図中ではバツ印で表現されている)。
このとき、自端末制御部223は、地理的な情報から所定時間だけ将来のタイミングにおいて、車両11−100,11−102間がNLOS状態になると判定する。このため、処理は、ステップS33に進む。
ステップS33において、自端末制御部223は、NLOS状態となる状況に対応するため、NLOS状態となる直前のタイミングにおいて、通信パラメータを変更する。
より具体的には、自端末制御部223は、例えば、通信部103における周波数帯域を6GHzから700MHzへと変更し、NLOSにロバスト性のある通信リソースを用いた通信L151を実施できるようにする。自端末制御部223は、通信部103における送信電力を上げることでNLOSに対してロバストな通信L151を実施させるようにする。同時に、自端末制御部223は、通信L151を、通信部103におけるMCS(Modulajon and Coding Schemes)等を変更して、例えば、16QAMからQPSKに変更させたり、MIMOを使用している場合、MIMOからSISO(Single Inpit Single Output)通信へと変更させる。
尚、ステップS32において、NLOS状態ではないと判定された場合、ステップS33の処理はスキップされる。
以上の処理により、直近の将来においてNLOS状態になることが予測されると、通信パラメータが調整されることにより、通信状態の不良を抑制することが可能となる。
結果として、信頼性の高い通信を実現することが可能となる。
<通信リンクの構成を変更する通信制御処理>
次に、図13のフローチャートを参照して、通信部103を制御するための通信制御処理のうち、地理的な情報に基づいて、通信リンクの構成を変更するようにした通信制御処理について説明する。
ステップS51において、位置予測部222は、自端末位置情報記憶部215に記憶されている時系列の自端末位置情報、他端末情報記憶部213に記憶されている時系列の他端末情報(位置情報およびルート情報を含む)、自端末のルート情報に基づいて、現在、および将来における自端末および他端末の位置関係の情報を地理的な情報として予測する。
ステップS52において、自端末制御部223は、位置予測部222により予測された地理的な情報を取得し、取得した地理的な情報に基づいて、通信中の他端末が現在または所定時間(例えば、10秒)だけ将来のタイミングまでにおいて(現在から将来までにおいて)、NLOS状態となるか否かを判定する。
ステップS52において、NLOS状態となると判定された場合、処理は、ステップS53に進む。
ステップS53において、自端末制御部223は、NLOS状態となる状況に対応するため、NLOS状態となる直前のタイミングにおいて、通信リンクを変更する。
ここでも、図12の状況St11における車両11−100が自車両である場合について考える。
状況St11においては、道路261−1,261−2の交差点の図中左上側にRSU12−1が設けられている。そこで、自端末制御部223は、車両11−100,11−102との通信をV2V通信からなる通信L151から、RSU12−1を経由したV2I通信からなる通信L161,L162となるように通信リンクの構成を変更する。
そこで、ステップS54において、通信確立部224は、NLOS状態となる直前のタイミングにおいて(すなわち、ステップS53とほぼ同時に)、通信部103を制御して、新たな他端末に対して通信リンクを構成し、通信を確立するように要求する。例えば、RSU12−1に対して通信リンクを構成するように要求する。
ステップS61において、通信確立部253は、通信部232を制御して、通信リンクの構成が要求されたか否かを判定し、要求があった場合、処理は、ステップS62に進む。
ステップS62において、通信確立部253は、通信部232を制御して、通信リンクを構成するように要求のあった車両11との通信リンクを構成し、通信を確立する。
以上の一連の処理により、地理的な情報に基づいて、NLOS状態が予測される場合には、通信リンクを事前に変更することで、通信状態が悪くなる前に通信リンクの構成を変更することができるので、通信が悪くなって切断されるようなことを防止することができる。
結果として、信頼性の高い通信を実現することが可能となる。
尚、以上においては、V2V通信に基づいた通信リンク構成から、RSU12−1を介したV2I通信に基づいた通信リンク構成に変更される例について説明してきたが、車両11−101を介して、V2V2V通信からなる通信L163,L164となるように通信リンクを変更するようにしてもよい。
この場合、通信リンクの構成を要求するとき、車両11−102から見た車両11−101の進行方向の情報を提供することで、ビームフォーミングにおけるビームの角度を特定することができ、通信リンクを切り替える際にも、高速な切り替えを実現することが可能となる。
<ビームフォーミングにおけるビームステアリングのエリアを制限するようにした通信制御処理>
次に、図14のフローチャートを参照して、通信部103を制御するための通信制御処理のうち、ビームフォーミングを実施する際にビームステアリングのエリアを制限するようにした通信制御処理について説明する。
ステップS81において、位置予測部222は、自端末位置情報記憶部215に記憶されている時系列の自端末位置情報、他端末情報記憶部213に記憶されている時系列の他端末情報(位置情報およびルート情報を含む)、自端末のルート情報に基づいて、現在、および将来における自端末および他端末の位置関係の情報を地理的な情報として予測する。
ステップS82において、自端末制御部223は、位置予測部222により予測された地理的な情報を取得し、取得した地理的な情報に基づいて、自端末および他端末の端末間の相対的な位置関係から通信対象となる他端末を決定し、決定した他端末に対するビームステアリングを実施するエリアを設定する。
すなわち、一般的なビームステアリングは自端末の周囲360度に対して行うものであるが、自端末制御部223は、例えば、通信対象の他端末となる車両11に対して自端末となる車両11の進行方向を基準にビームステアリングのエリアを設定する。
より詳細には、図12の状況St12で示されるように、車両11−103,11−104が図中の上方(道路261−1,261−2の交差点の方向)に向かって、道路261−2を走行している場合を想定する。
この場合、車両11−103が周囲の他端末情報に基づいた他端末の位置情報と、自端末位置情報との位置関係に基づいて、通信対象として車両11−104が選択されるものとする。
このとき、車両11−103の自端末制御部223は、自らの進行方向に対して、通信対象となる車両11−104が存在する範囲Z31をビームステアリングのエリアとして設定する。より詳細には、自端末制御部223は、例えば、自らの進行方向に対して、図中右側の10度乃至30度の範囲Z31をビームステアリングのエリアとして設定する。
ステップS83において、自端末制御部223は、現状のビームステアリングのエリアに変更があるか否かを判定し、変更がある場合、処理は、ステップS84に進む。
ステップS84において、自端末制御部223は、通信部103を制御して、ビームステアリングのリソース情報およびビームID情報を通信対象となる他端末となる車両11に送信する。同時にビームステアリングの候補エリアを他端末に送信してもよい。このとき他端末は必ずしも通信相手である必要はなく、ブロードキャストによる通信が用いられてもよい。これらの送信端末から送信された情報は、周辺端末において、周辺の干渉状況把握のために用いられてもよい。これらの情報はサイドリンクにおけるSCI(Sidelink Control Information)を用いて通知される。このSCIはビームフォーミングを行う周波数とは別の周波数帯域で送信されてもよい。
ステップS91において、例えば、他端末となる車両11の通信確立部224は、通信部103を制御して、ビームステアリングのリソース情報およびビームID情報を受信させる。また、ビームステアリングの候補エリアを周辺車両に送信し、受信させてもよい。
ステップS92において、他端末となる車両11の自端末制御部223は、通信部103を制御して、ビームステアリングのリソース情報およびビームID情報のフィードバック情報を、送信元となる(自端末の)車両11に送信させる。
ステップS84において、自端末となる車両11の自端末制御部223は、ビームステアリングのリソース情報およびビームID情報のフィードバック情報を受信する。
この一連の処理の後、ステップS85,S93の処理において、送信元となる車両11である自端末と通信対象となる車両11である他端末との間で、双方の通信確立部224によりCSI(Channel State Information) acquisitionが実施され、MIMOのレイヤ数や使用するMCS(Modulation and Coding. Scheme)や、送信電力が決定されて、ビームフォーミングによる通信が確立される。
尚、ステップS82において、ビームステアリングのエリアに変化がない場合、ステップS83乃至S85の処理がスキップされる。この場合、ステップS91において、ビームステアリングのリソース情報も送信されてこないので、ステップS92,S93の処理がスキップされ、現状の通信が維持される。
以上の処理により、地理的な情報により、通信対象が高確率で存在する範囲のみをビームステアリングの範囲として設定することが可能となり、より迅速に通信対象との通信を確立することができるので遅延の発生などを抑制することが可能となる。また、不要な範囲に対してビームステアリングの範囲を設定する必要がないので、消費電力を低減させることが可能となる。
結果として、信頼性の高い通信を実現することが可能となる。
<V2V通信において、ビームフォーミング通信を行っていた際に、Blockageが発生すると判断された際にバックアップ通信回線を準備する通信制御処理>
次に、図15のフローチャートを参照して、通信部103を制御するための通信制御処理のうち、V2V通信において、ミリ波ビームフォーミング通信を行っていた際に、Blockageが発生すると判断された際にバックアップ通信回線を準備するようにした通信制御処理について説明する。
ステップS111において、位置予測部222は、自端末位置情報記憶部215に記憶されている時系列の自端末位置情報、他端末情報記憶部213に記憶されている時系列の他端末情報(位置情報およびルート情報を含む)、自端末のルート情報に基づいて、現在、および将来における自端末および他端末の位置関係の情報を地理的な情報として予測する。
ステップS112において、自端末制御部223は、位置予測部222により予測された地理的な情報を取得し、取得した地理的な情報に基づいて、通信対象である他端末との間に、別途車両11が進入されるなどして、通信経路の妨害(Blockage)が発生することが予想されるか否かを判定する。
すなわち、例えば、図12の状況St13で示されるように、車両11−105,11−106がビームフォーミング通信による通信L171を確立した状態で、図中の右方向に道路261−1上を走行している状態を想定する。
ここで、図中上方から車両11−107が、道路261−2を図中下方向に向かって走行し、車両11−105,11−106間を横切って走行することが予測される場合、車両11−107により、車両11−105,11−106間の通信L171の経路上の範囲Z32における妨害(Blockage)が発生することが予想されるものとみなされる。
すなわち、この場合、ステップS112において、通信経路の妨害(Blockage)が発生する可能性があると判定され、処理は、ステップS113に進む。
ステップS113において、自端末制御部223は、位置予測部222により予測された地理的な情報に基づいた自端末と他端末の相対的な位置関係からリレー通信の通信対象を検索する。そして、自端末制御部223は、通信部103を制御して、検索されたリレー通信の通信対象に対して、通信経路の妨害(Blockage)が発生する可能性があるタイミング(開始時刻、および終了時刻(または妨害時間))と併せてリレー通信を要求する。
ここでは、図12のRSU12−2がリレー通信の通信対象に選択されるものとする。
ステップS131において、通信確立部253は、通信部232を制御して、リレー通信の要求があったか否かを判定し、リレー通信の要求があった場合、処理は、ステップS132に進む。
ステップS132において、自端末制御部252は、受信したリレー通信の要求に基づいて、リレー通信の受け入れが可能であるか否かを判定する。自端末制御部252は、例えば、通信可能回線数等に余裕があるか否かなど、妨害(Blockage)が発生するタイミングにおいてリレー通信が可能であるか否かを判定する。
ステップS132において、自端末制御部252は、リレー通信の受け入れが可能であると判定した場合、処理は、ステップS133に進む。
ステップS133において、自端末制御部252は、通信部232を制御して、リレー通信の受け入れが可能であることを通知する。
ステップS114において、車両11−103における自端末制御部223は、通信部103を制御して、リレー通信を要求した通信対象からのリレー通信の受け入れが可能であることを示す通知が送信されてきたか否かを判定する。
ステップS114において、リレー通信の受け入れが可能であることが通知されてこない場合、処理は、ステップS120に進む。
ステップS120において、自端末制御部252は、リレー通信の要求を送信してから所定時間が経過したか否かを判定し、所定時間が経過していない場合、処理は、ステップS114に戻る。
すなわち、リレー通信を要求してから所定時間内である場合、リレー通信の要求に対する応答を待ち続ける。
そして、ステップS114において、リレー通信の受け入れが可能であることが通知されると、処理は、ステップS115に進む。
ステップS115において、自端末制御部223は、リレー通信の受け入れが可能であることを示す通知を受信する。また、通信確立部224は、リレー通信の受け入れが可能であることを示す通知に基づいて、リレー通信の通信対象を設定する。すなわち、ここでは、RSU12−2が通信対象として設定される。
ステップS116,S134において、通信確立部224,253は、それぞれBlockage開始のタイミングであるか否かを判定し、Blockage開始のタイミングになるまで、同様の処理が繰り返される。
ステップS116,S134において、Blockage開始のタイミングになると、処理は、それぞれステップS117,S135に進む。
ステップS117,S135において、通信確立部224,253は、それぞれ通信部103,232を制御して、設定されたリレー通信状態にする。
すなわち、図12で示されるように、Blockage開始のタイミングにおいては、通信確立部224,253は、それぞれ通信部103,232を制御して、V2V通信からなる通信L171の状態から、RSU12−2を介したV2I通信からなる通信L181,L182に切り替える。
この結果、車両11−105,11−106間に車両11−107が入り込んで、通信L171の経路が妨害されても、通信L181,L182を介したリレー通信により通信を継続することが可能となる。
ステップS118,S136において、通信確立部224,253は、それぞれBlockage終了のタイミングであるか否かを判定し、Blockage終了のタイミングになるまで、同様の処理が繰り返される。
そして、ステップS118,S136において、Blockage終了のタイミングになると、処理は、それぞれステップS119,S137に進む。
ステップS119,S137において、通信確立部224,253は、それぞれ通信部103,232を制御して、設定されたリレー通信を終了し、元の通信に戻す。
すなわち、図12で示されるように、Blockage終了のタイミングにおいては、通信確立部224,253は、それぞれ通信部103,232を制御して、V2I通信からなる通信L181,L182の状態から、V2V通信からなる通信L171に切り替える。
この結果、車両11−105,11−106間の通信が元の状態に戻される。
尚、ステップS111において、通信妨害(Blockage)が予想されない場合、およびステップS120において、所定時間が経過した場合、ステップS113乃至S120の処理はスキップされる。
また、ステップS131において、リレー通信の要求がない場合、および、ステップS132において、リレー通信が受け入れられない場合、ステップS133乃至S137の処理がスキップされる。
以上の処理により、地理的な情報に基づいて、通信妨害(Blockage)が予想される場合については、事前にリレー通信を用意して、通信妨害がなされるタイミングにのみリレー通信を利用することができるので、通信妨害(Blockage)を事前に回避することで、通信状態を継続させることが可能となる。
結果として、信頼性の高い通信を実現することが可能となる。
<<3.第2の実施の形態>>
以上においては、予測される地理的な情報に基づいて、通信を制御する例について説明してきたが、地理的な情報に合わせて、他端末の実際の通信状態の情報をデータベース化して、データベースに基づいて、位置情報に応じた通信種別、パラメータ、および通信品質をマッピングしたマッピングテーブルを生成しておき、このマッピングテーブルを利用することで、最適な通信を選択できるようにしてもよい。
図16は、地理的な情報に合わせて、他端末の実際の通信状態に基づいた情報をデータベース化して、データベースに基づいて、位置情報に応じた通信種別、パラメータ、および通信品質をマッピングしたマッピングテーブルを生成しておき、マッピングテーブルを各車両11(各端末)に配信して、予測される位置に対応するマッピングテーブルの情報に基づいて、最適な通信を選択できるようにした通信システム41の構成例である。
尚、図16において、図5の通信システム41と同一の機能を備えた構成については、同一の符号を付しており、その説明は適宜省略する。
すなわち、図16において、図5の通信システム41と異なる点は、サーバ271が設けられている点である。
すなわち、サーバ271は、通信情報データベースを生成して、位置情報に応じて通信種別、パラメータ、および通信品質をマッピングしたマッピングテーブルを生成して車両11に配信する。
車両11は、このマッピングテーブルの配信を受けて、予めマッピングテーブルを記憶しておき、移動時における、その時々の自端末の位置情報によりマッピングテーブルを参照して、通信状態を管理する。
尚、車両11の車両制御システムにおける通信管理部144についても、マッピングテーブルに基づいた通信管理ができるように変更されているが、その詳細については、図18を参照して詳細を後述する。
<マッピングテーブルを生成するサーバの構成例>
次に、図17を参照して、マッピングテーブルを生成するサーバ271の構成例について説明する。
サーバ271は、制御部281、通信部282、通信情報データベース記憶部283、およびマッピングテーブル記憶部284を備えている。
制御部281は、通信情報データベース生成部291、およびマッピングテーブル生成部292を備えており、サーバ271の動作の全体を制御している。
通信情報データベース生成部291は、通信部282を制御して、各端末の端末ID情報、端末位置情報、それぞれの位置での送信時における通信の種類(通信方式)、通信パラメータを送信情報として取得する。
また、通信情報データベース生成部291は、通信部282を制御して、各端末の端末ID情報、端末位置情報、それぞれの位置における受信時の通信方式の種類、および受信の可否を受信情報として取得する。
さらに、通信情報データベース生成部291は、送信情報と受信情報とを、通信情報データベース記憶部283に記憶されている通信情報データベースに登録する。
マッピングテーブル生成部292は、通信情報データベース記憶部283に記憶されている通信情報データベースに基づいて、位置情報毎に、どの通信方式で、どの通信パラメータを用いた場合、どの程度の通信パフォーマンスが得られるかを示す通信品質の情報からなる通信情報をマッピングしたマッピングテーブルを生成し、マッピングテーブル記憶部284に記憶させる。
制御部281は、通信部282を制御して、マッピングテーブル記憶部284に記憶されているマッピングテーブルを車両11からなる各端末に配信する。
車両11は、このマッピングテーブルを取得して予め記憶しておき、移動する際、自端末位置情報に基づいて、マッピングテーブルを照合し、通信方式の種類、通信パラメータ、および通信品質からなる通信情報を読み出し、読み出した通信情報に基づいて、通信を制御する。
<マッピングテーブルを利用して通信を管理する通信管理部の構成例>
次に、図18を参照して、マッピングテーブルを利用して通信を管理する通信管理部144の構成例について説明する。尚、図18の通信管理部144の構成において、図7の通信管理部144における構成と同一の機能を備えた構成については、同一の符号を付しており、その説明は適宜省略する。
すなわち、図18の通信管理部144は、通信制御部211に代えて、通信制御部301を備え、新たにマッピングテーブル記憶部302を備えている点で、図7の通信管理部144と異なる。
通信制御部301は、自端末情報送信部311、位置予測部312、自端末制御部313、通信確立部314、およびマッピングテーブル取得部315を備えており、通信管理部144の動作の全体を制御する。
尚、自端末情報送信部311、位置予測部312、および通信確立部314は、図7の自端末情報送信部221、位置予測部222、および通信確立部224と同一の機能であるので、その説明は適宜省略する。
自端末制御部313は、位置予測部312を制御して、自端末および他端末の位置を予測させ、予測された位置情報により、マッピングテーブル303に記憶されているマッピングテーブルを照合して、位置情報に対応付けて登録されている通信情報を読み出して通信部103を制御する。
マッピングテーブル取得部315は、通信部103を制御して、サーバ271より配信されるマッピングテーブルを取得して、マッピングテーブル記憶部302に記憶させる。
マッピングテーブル記憶部302は、マッピングテーブル取得部315により取得されたマッピングテーブルを記憶すると共に、自端末制御部313により自端末位置情報に対応する通信情報を提供する。
<マッピングテーブルを用いた通信制御処理>
次に、図19のフローチャートを参照して、マッピングテーブルを用いた通信制御処理について説明する。尚、ここでは、通信制御処理の一部としてサーバ271によるマッピングテーブルを生成する処理を含めた説明とするが、マッピングテーブルを生成する処理は、独立して実行されるようにしてもよい。また、通信管理処理については、図9のフローチャートを参照して説明した処理と同様であるので、その説明は省略する。
ステップS151において、サーバ271の通信情報データベース生成部291は、通信部282を制御して、各車両11により構成される端末の端末ID情報、端末位置情報、それぞれの端末位置情報における送信時における通信方式の種類、通信パラメータを送信情報として取得する。
ステップS152において、通信情報データベース生成部291は、通信部282を制御して、事前に測定されている各端末の端末ID情報、端末位置情報、それぞれの端末位置情報における受信時の通信方式の種類、および受信の可否を、受信情報として取得する。
ステップS153において、通信情報データベース生成部291は、取得した送信情報および受信情報をデータベース化し、通信情報データベース記憶部283に記憶されている通信情報データベースとして登録する。
ステップS154において、マッピングテーブル生成部292は、通信情報データベース記憶部283に記憶されている通信情報データベースに基づいて、位置情報毎に、どの通信方式で、どの通信パラメータを用いた場合、どの程度の通信パフォーマンスが得られるかを示す通信品質の情報からなる通信情報をマッピングしたマッピングテーブルを生成し、マッピングテーブル記憶部284に記憶させる。
ステップS155において、制御部281は、マッピングテーブル記憶部284に記憶されているマッピングテーブルを各車両11からなる端末に配信する。
ステップS171において、車両11を構成する車両制御システム100における通信管理部144のマッピングテーブル取得部315は、通信部103を制御して、サーバ271により配信されるマッピングテーブルを地理的な情報として取得し、マッピングテーブル記憶部302に記憶させる。
ステップS172において、位置予測部312は、自端末位置情報記憶部215に記憶されている時系列の自端末位置情報、他端末情報記憶部213に記憶されている時系列の他端末情報(位置情報およびルート情報を含む)、自端末のルート情報に基づいて、現在、および将来における自端末および他端末の位置関係の情報を地理的な情報として予測する。
ステップS173において、自端末制御部313は、予測された地理的な情報を取得し、取得した地理的な情報に基づいた位置情報により、マッピングテーブルを照合して、対応する通信情報である通信方式の種類、パラメータ、および通信品質の情報を読み出す。
ステップS174において、通信確立部314は、取得した通信情報に基づいて、最適な通信対象となる端末を選択し、対応する通信方式と通信パラメータにより通信部103を制御して、通信対象となる端末に対して通信の確立を要求する。
ステップS175において、通信確立部314は、通信部103を制御して、通信を確立させる。
以上の処理により、通信方式の種類、パラメータ、および通信品質の情報からなる通信情報を、位置情報に基づいてマッピングテーブルより読み出し、通信情報に基づいて、最も通信品質の高い最適な通信対象を選択することで、信頼性の高い通信を実現することが可能となる。
<<4.第3の実施の形態>>
以上においては、予め位置情報に対応する通信情報をマッピングテーブルとして配信し、地理的な情報に基づいて、マッピングテーブルを照合し、マッピングテーブルより読み出される通信情報に基づいて、最適な通信対象を選択できる例について説明してきたが、ダイナミックマップと称する動的な3次元マップ情報を利用して最適な通信対象を選択できるようにしてもよい。
<ダイナミックマップ>
ここで、ダイナミックマップについて説明する。ダイナミックマップとは、3次元マップ(3Dマップ)に時間軸を加えたマップであり、また、時系列の変化の大きさに応じて複数の階層(レイヤ)が設定されているマップであり、例えば、図20で示されるようなマップM1である。
図20のダイナミックマップM1は、第1レイヤ(Layer1)乃至第4レイヤ(Layer4)からなる4種類のレイヤから構成された3次元マップである。尚、レイヤ数は、これに限らず、4種類以上でも4種類以下でもよい。
ここで、第1レイヤ(Layer1)は、時系列の変化が略ない高精度の道路地図である。また、第2レイヤ(Layer2)は、道路の次に変化の少ない建物や標識などの配置がなされた地図である。さらに、第3レイヤ(Layer3)は、状況により変化する路面状況、交通信号、および渋滞情報などからなるマップである。また、第4レイヤ(Layer4)は、時々刻々と変化する車両11、歩行者、自転車などの位置を示すマップである。すなわち、ダイナミックマップにおいては、時系列に変化の頻度に応じたレイヤが設定されている。
このダイナミックマップは、サーバにより順次更新されながら車両11に配信されており、車両11は、このダイナミックマップに基づいて、通信状況を推定しながら通信を制御する。
この際、車両11は、自らが走行する道路地図と、建物などの3次元構造物の配置とから、伝搬経路を特定して、通信状態を推定する。この際、車両11は、ダイナミックマップM1を構成する第1レイヤと第2レイヤの情報から、例えば、図21で示されるような3次元マップM11を取得して、通信に際しての伝搬経路における通信状態を推定する。
尚、図21においては、道路R1,R2の交差点が図中の中央に描かれており、交差点の角に3次元表示された建物B1乃至B3が存在する様子が描かれている。
車両11は、図20で示されるようなダイナミックマップM1の情報から、図21で示されるような3次元マップを生成して、通信対象との通信経路を特定し、特定した通信経路に対応する伝搬経路から通信状態を推定し、推定結果に基づいて、通信対象、通信方式、および、通信パラメータ等を決定する。
この結果、通信状況をある程度把握した上で最適な通信制御を実現することが可能となり、信頼性の高い通信を実現することが可能となる。
<ダイナミックマップを利用した通信システムの構成例>
図22は、ダイナミックマップを利用した通信システムの構成例41の構成例である。
尚、図22において、図5の通信システム41と同一の機能を備えた構成については、同一の符号を付しており、その説明は適宜省略する。
すなわち、図22において、図5の通信システム41と異なる点は、サーバ321、および道路情報配信サーバ322が設けられている点である。
サーバ321は、車両11−181乃至11−nよりそれぞれの位置情報を取得すると共に、道路情報配信サーバ322より配信される道路情報を取得して、ダイナミックマップを生成し、車両11−181乃至11−nに配信する。
道路情報配信サーバ322は、交通渋滞、交通信号機、および路面状況などの道路情報を生成し、サーバ321に供給する。
<ダイナミックマップを生成するサーバの構成例>
次に、図23を参照して、ダイナミックマップを生成するサーバ321の構成例について説明する。
サーバ321は、制御部341、固定地図情報記憶部342、道路地図情報記憶部343、動的情報取得部344、および通信部345を備えている。
制御部341は、プロセッサやメモリなどからなりサーバ321の動作の全体を制御している。また、制御部341は、ダイナミックマップ生成部361を備えており、ダイナミックマップ生成部361により生成されたダイナミックマップを、通信部345を制御して、車両11に配信する。
ダイナミックマップ生成部361は、固定地図情報記憶部342に記憶されている標識や建物などの3次元構造物の情報、道路地図情報記憶部343に記憶されている道路地図、動的情報取得部344により取得される動的な道路情報と車両11や歩行者14の位置情報に基づいてダイナミックマップを生成する。
固定地図情報記憶部342は、建物などの3次元構造物の情報を固定地図として記憶しており制御部341に供給する。
道路地図情報記憶部343は、道路地図情報を記憶しており、制御部341に供給する。
動的情報取得部344は、道路情報取得部351、および移動体情報取得部352を備えており、道路情報および移動体情報を取得して、制御部341に供給する。
道路情報取得部351は、道路情報配信サーバ322より供給される渋滞情報、交通信号機などの動作状態の情報、および路面状況などの情報を道路情報として取得して、制御部341に供給する。
移動体情報取得部352は、車両11や歩行者14などの移動体となる端末からの位置情報を移動体情報として取得して、制御部341に供給する。
通信部345は、制御部341により制御され、車両11や歩行者14等の移動体の端末、サーバ321、および道路情報配信サーバ322と各種のデータを送受信する。
<ダイナミックマップを利用した通信管理処理を実行する通信管理部の構成例>
次に、図24を参照して、ダイナミックマップを利用した通信管理処理を実行する通信管理部144の詳細な構成例について説明する。
通信管理部144は、通信制御部381、ダイナミックマップ受信部382、通信対象決定部383、自端末位置情報取得部384、および伝搬路特性推定部385を備えている。
通信制御部381は、自端末情報送信部391、位置予測部392、自端末制御部393、および通信確立部394を備えており、通信管理部144の動作の全体を制御している。尚、通信確立部394は、通信確立部224と同様であるので、その説明は省略する。
自端末情報送信部391は、通信部103を制御して、自端末位置情報取得部384により取得された自端末位置情報を、サーバ321に対して送信する。
位置予測部392は、自端末位置情報取得部384により取得される自端末位置情報、および、自端末のルート情報に基づいて、現在、および将来における自端末の位置情報を地理的な情報として予測し、伝搬路特性推定部385に供給する。この際、複数の位置情報を扱った位置の予測には、例えば、カルマンフィルタなどを利用するようにしてもよい。尚、位置予測部392は、自端末位置情報取得部384により取得される自端末位置情報ではなく、ダイナミックマップ受信部382により自端末の位置情報を取得するようにしてもよい。
自端末制御部393は、ダイナミックマップに基づいた伝搬特性推定結果に基づいて、通信部103を制御して、通信対象、通信方式、および通信パラメータを特定し、通信部103を制御して、通信を確立させる。
ダイナミックマップ受信部382は、V2N通信により、サーバ321より配信されるダイナミックマップを受信する。ダイナミックマップは周辺の建物等の3次元情報を用いたマップを用いるようにしてもよい。
尚、本開示においては、ダイナミックマップはV2N通信でサーバ321から提供され例について説明するが、基地局31、RSU12等を介して提供されてもよい。また、アプリケーションデータとして提供されてもよく、通信制御における通信パラメータとして提供されてもよい。
通信対象決定部383は、ダイナミックマップから得られた周辺車両やインフラストラクチャ、歩行者端末情報等と自端末位置情報に基づいて、V2X通信の送信対象を決定する。
自端末位置情報取得部384は、自己位置推定部132により推定された自己位置を自端末位置として取得し、伝搬路特性推定部385、および通信制御部381に供給する。
伝搬路特性推定部385は、ダイナミックマップ、通信対象、自端末位置情報、および位置予測部392により予測された地理的な情報に基づいて、仮想空間における送信元と送信先の伝搬路特性を推定し、推定結果に基づいて、通信手法を決定する。
伝搬路特性推定部385は、ダイナミックマップとして、3次元マップの地理的情報を用いて、送受信間の伝搬路特性を推定してもよく、例えば、送受信間における建物の3次元構造物の情報を用いて、電波の反射特性を推定するなどにより伝搬路特性を推定する。
この際、伝搬路特性推定部385は、ダイナミックマップのレイヤ情報を限定して伝搬路特性を推定するようにしてもよい。
例えば、よりラフな推定を行う場合、伝搬路特性推定部385は、ダイナミックマップにおける最も静的なレイヤ情報のみに基づいて伝搬路特性を推定し、詳細な推定を行う場合、静的なレイヤだけでなく動的なレイヤも考慮して伝搬路特性を推定するようにしてもよい。
伝搬路特性推定部385は、与えられた仮想的な通信環境において適切な通信手法を決定する。このため、伝搬路特性推定部385は、様々な送信方法のバリエーションセットを用いて、それぞれにおける伝搬路特性を仮想空間上でシミュレーションする。
シミュレーションにおいて用いられる通信パラメータは、例えば、第1の実施の形態において設定される通信パラメータである。
推定される伝搬路特性としては、受信端末における推定SINRや、パスロス値、フェージング、およびシャドーイングなどがあげられる。この他にも、他端末へ与える与干渉レベルや、リソース占有率や帯域の混雑度情報を伝搬路特性の推定に考慮してもよい。
<ダイナミックマップを利用したビームフォーミング通信における通信管理処理>
次に、図25のフローチャートを参照して、ダイナミックマップを利用したビームフォーミング通信における通信管理処理について説明する。
ステップS191において、制御部341は、所定時間が経過したか否かを判定し、所定時間が経過した場合、処理は、ステップS192に進む。
ステップS192において、道路情報取得部351は、通信部345を制御して、道路情報配信サーバ322にアクセスし、道路情報を取得し、交通情報として制御部341のダイナミックマップ生成部361に供給する。この処理により、ダイナミックマップ生成部361は、図20のダイナミックマップM1における第3レイヤの情報に相当する道路情報を取得する。
ステップS193において、移動体情報取得部352は、通信部345を制御して、車両11や歩行者14から供給される位置情報を取得して、移動体情報として制御部341のダイナミックマップ生成部361に供給する。この処理により、ダイナミックマップ生成部361は、図20のダイナミックマップM1における第4レイヤの情報に相当する移動体情報を取得する。
ステップS194において、ダイナミックマップ生成部361は、固定地図情報記憶部342に記憶されている固定地図情報を読み出す。この処理により、ダイナミックマップ生成部361は、図20のダイナミックマップM1における第2レイヤの情報に相当する固定地図情報を取得する。
ステップS195において、ダイナミックマップ生成部361は、道路地図情報記憶部343に記憶されている道路地図情報を読み出す。この処理により、ダイナミックマップ生成部361は、図20のダイナミックマップM1における第1レイヤの情報に相当する道路地図情報を取得する。
ステップS196において、ダイナミックマップ生成部361は、第1レイヤの情報に相当する道路地図情報、第2レイヤの情報に相当する固定地図情報、第3レイヤの情報に相当する道路情報、および第4レイヤの情報に相当する移動体情報を用いて、ダイナミックマップを生成する。
ステップS197において、制御部341は、ダイナミックマップ生成部361により生成されたダイナミックマップを、通信部345を制御して、車両11に送信する。
ステップS198において、制御部341は、終了が指示されたか否かを判定し、終了が指示されていない場合、処理は、ステップS191に戻る。
また、ステップS191において、所定時間が経過していない場合、ステップS192乃至S197の処理がスキップされる。
すなわち、サーバ321においては、終了が指示されるまで、ステップS191乃至S198の処理が繰り返されて、所定時間間隔でダイナミックマップが生成されて、順次、車両11に送信される。
ステップS211において、車両11における通信管理部144のダイナミックマップ受信部382は、通信部103を制御して、ダイナミックマップが送信されてきたか否かを判定し、ダイナミックマップが送信されてきた場合、処理は、ステップS212に進む。
ステップS212において、ダイナミックマップ受信部386は、通信部103を介して、ダイナミックマップを受信し、通信対象決定部383、および伝搬路特性推定部385に供給する。
ステップS213において、伝搬路特性推定部385は、ダイナミックマップに基づいて、自端末(送信端末)位置、および通信対象となる他端末(受信端末)の位置を予測する。
より詳細には、通信対象決定部383がダイナミックマップに基づいて、周辺の他端末より通信対象となる端末を決定し、伝搬路特性推定部385に供給する。また、自端末位置情報取得部384が、自己位置推定部132の推定結果を自端末位置情報として伝搬路特性推定部385に供給する。さらに、位置予測部392は、ルート計画部161により計画されたルート情報と自端末位置情報とに基づいて現在または将来に予測される位置情報を伝搬路特性推定部385に供給する。
伝搬路特性推定部385は、通信対象となる他端末の位置情報、自端末位置情報、および現在または将来の位置情報の予測結果に基づいて、ダイナミックマップ上における自端末位置(送信端末)、および通信対象となる他端末(受信端末)の位置を予測する。
尚、伝搬路特性推定部385により特定される自端末位置(送信端末)、および通信対象となる他端末(受信端末)の位置の予測については、自端末位置情報およびダイナミックマップからだけでも予測することができる。すなわち、この場合、ダイナミックマップそのものが位置予測結果となるため、ダイナミックマップを生成するサーバ321そのものが位置予測部392に相当する機能を実現していると考えることができる。このため、位置予測部392は、省略してもよい。
ステップS214において、伝搬路特性推定部385は、自端末位置情報と、通信対象となる他端末の位置情報とに対応する周辺の3次元マップを、ダイナミックマップに基づいて取得する。
ステップS215において、伝搬路特性推定部385は、自端末位置情報、通信対象となる他端末の位置情報、および、周辺の3次元マップに基づいて、伝搬路特性を推定する。
このとき、伝搬路特性推定部385は、ビームステアリングを行った際の想定受信SINRを推定し、例えば、自端末(送信端末)を中心に360度ビームステアリングを行った際の受信SINRのシミュレーションを実施してもよい。
シミュレーションには、例えば、レイトレーシングシミュレーションを用いるようにしてもよい。
ここで具体的な例について、図26を参照して説明する。例えば、図26で示されるように、車両11−201,11−202が、壁のような構造物である建造物W1に沿った道441を、図中の左方向に向かって走行しており、自端末である車両11−201が車両11−202とV2V通信を実現する場合について考える。
この場合、自端末(送信端末)を中心に360度ビームステアリングを行った際の受信SINRのシミュレーションを実施することで、伝搬路特性推定を行った結果、範囲Z153で示される直進方向へのビームステアリングによる推定受信SINRが良好であることが認識されることになる。また、直進方向から45度程度ずらした範囲Z151について、ビームステアリングを実施した場合、建造物W1による反射の影響で生じる範囲Z152により、推定受信SINRが比較的良くなることが認識されることになる。
そこで、図12で示されるような伝搬路推定結果の場合、伝搬路特性推定部385は、範囲Z133で示されるように、直進方向に対して約±15度の範囲と、範囲Z152で示されるように、直進方向に対して-45度方向を中心に±15度の範囲とを、ビームステアリングを実施する範囲に決定する。
ステップS216において、伝搬路特性推定部385は、推定結果となる伝搬路特性に基づいて、ビームステアリングの範囲を決定する。
ステップS217において、伝搬路特性推定部385は、決定したビームステアリングの範囲の情報を通信制御部381に供給する。これにより、通信制御部381の自端末制御部393は、通信部103を制御して、決定された範囲に対してビームステアリングを実施する。
ステップS218において、通信制御部381は、処理の終了が指示されたか否かを判定し、終了が指示されない場合、処理は、ステップS211に戻り、それ以降の処理が繰り返される。
尚、シミュレーションについては、上述した以外の手法であってもよく、例えば、自端末(送信端末)が、NLOS状態になる可能性があると判断した場合、無線通信に関するパラメータとして、例えば、周波数帯域を6GHzから700MHzへと変更し、NLOS状態にロバスト性のある通信リソースを用いて通信を実施する場合の伝搬路特性を推定するようにしてもよい。また、送信電力を上げることでロバストな通信を実現する場合、同時にMCS等を変更し、例えば16QAMからQPSKとったような変更を行った場合、MIMOを使用している場合、MIMOからSISO通信へと変更する場合などについてのシミュレーションにより伝送路特性を様々に求めて、通信手法を選択するようにしてもよい。
以上の処理により、地理的な情報として、ダイナミックマップを用いたシミュレーションにより伝搬路特性の推定を行った上で、通信条件が最もよい通信手法を事前に選択することができるので、通信状態がある程度保証された通信手法を、通信状態が悪化する前の段階で選択し、切り替えて通信を継続することが可能となる。
結果として、信頼性の高い通信を実現することが可能となる。
<ダイナミックマップを利用してビームフォーミング通信と他の通信とを切り換えるようにした通信管理処理>
以上においては、ダイナミックマップを利用して、ビームフォーミングのステアリング範囲を設定する例について説明してきたが、Blockageが発生することが予想される場合については、ビームフォーミング通信から無指向性の通信に切り替えるようにしてもよい。
そこで、図27のフローチャートを参照して、ダイナミックマップを利用してビームフォーミング通信と他の通信とを切り換えるようにした通信管理処理について説明する。
尚、図27のフローチャートにおけるステップS231乃至S238、およびステップS241乃至S244,S251の処理は、図25におけるステップS191乃至S198、およびステップS211乃至S214,S218の処理と同一であるので、その説明は省略する。
ステップS245において、伝搬路特性推定部385は、ダイナミックマップを用いて、伝搬路特性推定としてビームフォーミングを行った際のパスロス値を時系列に求める。
ステップS246において、伝搬路特性推定部385は、ダイナミックマップの情報における、特に第4レイヤの情報に基づいて、移動体である車両11の時系列の移動体情報に基づいて、伝搬路が妨害(Blockage)されるNLOS状態が発生するか否かを判定する。
すなわち、図28の左部で示されるように、時刻tにおいて、車両11−221,11−222が、図中の道路452−1上を図中右方向に走行している状態である場合について考える。
この場合、自端末となる車両11−221が、通信対象となる車両11−222に対してビームフォーミング通信を行っているときには、車両11−221,11−222間には遮蔽物がないLOS(Line Of Sight)状態であるため、パスロス値は良好であることが推定される。
しかしながら、ダイナミックマップの情報に基づいたシミュレーションにより、道路462−1に対して直交する道路462−2上を図中の上方向に大型トラック451が走行している。このとき、時刻tから所定時間が経過した時刻t’においては、図28の中央部で示されるように、大型トラック451’が、車両11−221,11−222間に割り込むことで妨害(Blockage)によるNLOS状態が発生することが推定されると共に、このときのパスロス値が大幅に悪化することが推定された。
そして、さらに、時間が経過した時刻t’’においては、図28の右部で示されるように、大型トラック451’’が、車両11−221,11−222間を通り抜けて、NLOS状態が解消して、再び伝搬路上に遮蔽物のないLOS状態となり、パスロス値についても改善されることが推定された。
このような場合、伝搬路特性推定部385は、NLOS状態が発生するものとみなすことになるので、処理は、ステップS247に進む。
ステップS247において、伝搬路特性推定部385は、NLOS状態の開始のタイミングの情報、NLOS状態の終了のタイミング、および、NLOS状態における通信方式の情報を通信相手である、図28における車両11−222に対して送信するように通信制御部381に通知する。ここでは、例えば、ミリ波帯でのビームフォーミングの実施を停止し、6GHz以下の低い周波数を用いた無指向性通信に通信方式を切り替えることを指示する情報が通知されるようにする。
この通知に応じて、通信制御部381は、通信部103を制御して、NLOS状態となる開始のタイミングの情報、NLOS状態が終了するタイミング、および、NLOS状態において無指向性の通信方式に切り替えることを示す情報を通知する。この場合、例えば、サイドリンクにおける制御チャネルであるSidelink Control Channelを通して通知される。
このとき、図28における車両11−222の通信管理部144は、通信部103を制御して、NLOS状態となる開始のタイミングの情報、NLOS状態が終了するタイミング、および、NLOS状態において無指向性の通信方式に切り替えることを示す情報を受信する。
ステップS248において、伝搬路特性推定部385は、それぞれ状態となるタイミングであるか否かを判定し、妨害(Blockage)によるNLSO状態となるタイミングになるまで、同様の処理が繰り返される。
ステップS248において、妨害(Blockage)によるNLSO状態となるタイミングになると、処理は、それぞれステップS249に進む。
ステップS249において、伝搬路特性推定部385は、通信制御部381に対して、ミリ波帯でのビームフォーミングの実施を停止し、6GHz以下の低い周波数を用いた無指向性通信に通信方式を切り替えるようにする指令を送る。これにより、自端末制御部393は、通信部103を制御して、ミリ波帯でのビームフォーミングの実施を停止し、6GHz以下の低い周波数を用いた無指向性通信に通信方式を切り替える。
すなわち、図28の中央部で示されるように、妨害(Blockage)によるNLSO状態になる時刻t’においては、ミリ波帯でのビームフォーミングの実施が停止されて、6GHz以下の低い周波数を用いた無指向性通信に通信方式を切り替えられる。
この結果、車両11−221,11−222間に大型トラック451が入り込んで、通信の経路が妨害(Blockage)されても、無指向性通信により通信を継続することが可能となる。
ステップS250において、伝搬路特性推定部385は、それぞれ妨害(Blockage)によるNLSO状態が終了となるタイミングであるか否かを判定し、妨害(Blockage)によるNLSO状態が終了となるタイミングになるまで、同様の処理が繰り返される。
そして、ステップS250において、妨害(Blockage)によるNLSO状態の終了となるタイミングになると、処理は、それぞれステップS251に進む。
ステップS251において、伝搬路特性推定部385は、通信制御部381に対して、ミリ波帯でのビームフォーミングの実施に戻すように指令を送る。これにより、自端末制御部393は、通信部103を制御して、ミリ波帯でのビームフォーミングの実施に戻す。
尚、受信側となる車両11−222における通信管理部144においても、サイドリンクにおける制御チャネルであるSidelink Control Channelを通して通知された情報に基づいて、ステップS248乃至S251における処理と同様の処理が実行される。
以上の処理により、地理的な情報としてダイナミックマップを用いて、時系列の移動体の情報に基づいて、NLOSが発生することが事前に予想されるときに、NLOSが生じたタイミングにおけるビームフォーミング通信を停止して無指向性の通信方式となるよに事前に通知して、NLOSとなるタイミングにおいてのみ、無指向性の通信に迅速に切り替えることが可能となる。
尚、以上においては、ダイナミックマップを用いてビームステアリングの範囲を設定する例や、NLOS状態を予測して通信方式を変更するようにする例について説明してきたが、ダイナミックマップを用いて、バッファ制御を実施するようにしてもよい。
すなわち、周辺の端末の位置情報、および各端末の持つバッファステータスの情報を取得することで、エリアバッファステータス情報として記憶する。そして、使用可能なリソース情報(基地局から提供されてもよく、センシングで把握してもよい)と周辺の端末のバッファステータス情報に基づいて、自端末のバッファ管理を行うようにする。
例えば、周辺の端末のバッファステータスが高い場合、自端末によるバッファの処理(送信)はなるべく控えるようにする。
一方、進行方向において周辺の端末のバッファステータスが低くなると予測される場合、なるべく周辺の端末のバッファステータスが低くなりエリアにおいて自端末のバッファを処理するようにする。
いずれにおいても、信頼性の高い通信を実現することが可能となる。
<<5.ソフトウェアにより実行させる例>>
ところで、上述した一連の処理は、ハードウェアにより実行させることもできるが、ソフトウェアにより実行させることもできる。一連の処理をソフトウェアにより実行させる場合には、そのソフトウェアを構成するプログラムが、専用のハードウェアに組み込まれているコンピュータ、または、各種のプログラムをインストールすることで、各種の機能を実行することが可能な、例えば汎用のコンピュータなどに、記録媒体からインストールされる。
図29は、汎用のコンピュータの構成例を示している。このパーソナルコンピュータは、CPU(Central Processing Unit)1001を内蔵している。CPU1001にはバス1004を介して、入出力インタフェース1005が接続されている。バス1004には、ROM(Read Only Memory)1002およびRAM(Random Access Memory)1003が接続されている。
入出力インタフェース1005には、ユーザが操作コマンドを入力するキーボード、マウスなどの入力デバイスよりなる入力部1006、処理操作画面や処理結果の画像を表示デバイスに出力する出力部1007、プログラムや各種データを格納するハードディスクドライブなどよりなる記憶部1008、LAN(Local Area Network)アダプタなどよりなり、インターネットに代表されるネットワークを介した通信処理を実行する通信部1009が接続されている。また、磁気ディスク(フレキシブルディスクを含む)、光ディスク(CD-ROM(Compact Disc-Read Only Memory)、DVD(Digital Versatile Disc)を含む)、光磁気ディスク(MD(Mini Disc)を含む)、もしくは半導体メモリなどのリムーバブルメディア1011に対してデータを読み書きするドライブ1010が接続されている。
CPU1001は、ROM1002に記憶されているプログラム、または磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、もしくは半導体メモリ等のリムーバブルメディア1011ら読み出されて記憶部1008にインストールされ、記憶部1008からRAM1003にロードされたプログラムに従って各種の処理を実行する。RAM1003にはまた、CPU1001が各種の処理を実行する上において必要なデータなども適宜記憶される。
以上のように構成されるコンピュータでは、CPU1001が、例えば、記憶部1008に記憶されているプログラムを、入出力インタフェース1005及びバス1004を介して、RAM1003にロードして実行することにより、上述した一連の処理が行われる。
コンピュータ(CPU1001)が実行するプログラムは、例えば、パッケージメディア等としてのリムーバブルメディア1011に記録して提供することができる。また、プログラムは、ローカルエリアネットワーク、インターネット、デジタル衛星放送といった、有線または無線の伝送媒体を介して提供することができる。
コンピュータでは、プログラムは、リムーバブルメディア1011をドライブ1010に装着することにより、入出力インタフェース1005を介して、記憶部1008にインストールすることができる。また、プログラムは、有線または無線の伝送媒体を介して、通信部1009で受信し、記憶部1008にインストールすることができる。その他、プログラムは、ROM1002や記憶部1008に、あらかじめインストールしておくことができる。
なお、コンピュータが実行するプログラムは、本明細書で説明する順序に沿って時系列に処理が行われるプログラムであっても良いし、並列に、あるいは呼び出しが行われたとき等の必要なタイミングで処理が行われるプログラムであっても良い。
尚、図29におけるCPU1001が、図3,図4における自動運転制御部112の機能を実現させる。
また、本明細書において、システムとは、複数の構成要素(装置、モジュール(部品)等)の集合を意味し、すべての構成要素が同一筐体中にあるか否かは問わない。したがって、別個の筐体に収納され、ネットワークを介して接続されている複数の装置、及び、1つの筐体の中に複数のモジュールが収納されている1つの装置は、いずれも、システムである。
なお、本開示の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
例えば、本開示は、1つの機能をネットワークを介して複数の装置で分担、共同して処理するクラウドコンピューティングの構成をとることができる。
また、上述のフローチャートで説明した各ステップは、1つの装置で実行する他、複数の装置で分担して実行することができる。
さらに、1つのステップに複数の処理が含まれる場合には、その1つのステップに含まれる複数の処理は、1つの装置で実行する他、複数の装置で分担して実行することができる。
尚、本開示は、以下のような構成も取ることができる。
<1> 通信機能を有する自端末の位置を予測する位置予測部と、
前記位置予測部により予測された前記自端末の位置の周辺の地理情報を取得する情報取得部と、
前記地理情報に基づいて、前記自端末と、前記自端末以外の前記通信機能を備えた他端末との通信を制御する通信制御部とを含む
制御装置。
<2> 所定時間間隔で前記他端末の位置情報を取得する他端末位置情報取得部と、
所定時間間隔で前記自端末の位置情報を取得する自端末位置情報取得部とをさらに含み、
前記位置予測部は、前記自端末の位置情報と、前記他端末の位置情報とに基づいて、現在、または将来の自端末の位置を予測する
<1>に記載の制御装置。
<3> 前記通信制御部は、前記通信における通信パラメータを設定することにより、前記通信を制御する
<1>または<2>に記載の制御装置。
<4> 前記通信制御部は、前記通信における通信リンクの構成を設定することにより、前記通信を制御する
<1>乃至<3>のいずれかに記載の制御装置。
<5> 前記通信制御部は、前記通信におけるビームフォーミングのビームステアリングの範囲を設定することにより、前記通信を制御する
<1>乃至<4>のいずれかに記載の制御装置。
<6> 前記通信制御部は、前記通信におけるリレー通信を設定することにより、前記通信を制御する
<1>乃至<5>のいずれかに記載の制御装置。
<7> 前記通信制御部は、前記自端末の周辺の地理情報に基づいた、前記通信における妨害の発生の有無に対応して、前記通信における妨害が発生しているタイミングにおいて、前記通信における通信方式を切り替えるように設定することにより、前記通信を制御する
<1>乃至<6>のいずれかに記載の制御装置。
<8> 前記通信制御部は、前記通信の通信方式がビームフォーミング通信である場合、前記妨害が発生しているタイミングにおいて、前記通信方式をリレー通信に切り替えるように設定することにより、前記通信を制御する
<7>に記載の制御装置。
<9> 位置情報に対応付けて前記自端末および前記他端末の通信結果からなる通信情報がマッピングされたマッピングテーブルを記憶するマッピングテーブル記憶部をさらに含み、
前記通信制御部は、前記自端末の周辺の地理情報に基づいて、前記マッピングテーブルを参照して、対応する通信情報のうち、最適な通信情報に基づいて、前記通信を制御する
<1>乃至<8>のいずれかに記載の制御装置。
<10> 前記マッピングテーブルは、他の情報処理装置により、前記自端末および前記他端末間の送受信に係る、位置情報、通信種別、パラメータ、および通信品質が登録されたデータベースより、前記位置情報に対応付けてマッピングされることにより生成される
<9>に記載の制御装置。
<11> 前記自端末の周辺の地理情報としての3次元マップに基づいて、前記通信における伝搬路特性を推定する伝搬路特性推定部をさらに含み、
前記通信制御部は、前記伝搬路特性推定部により推定された前記伝搬路特性に基づいて、前記通信を制御する
<1>乃至<8>のいずれかに記載の制御装置。
<12> 前記通信制御部は、前記伝搬路特性推定部により推定された前記伝搬路特性に基づいて、前記通信におけるビームステアリングの範囲を設定することにより、前記通信を制御する
<11>に記載の制御装置。
<13> 前記通信制御部は、前記伝搬路特性推定部により推定された前記伝搬路特性に基づいた、前記通信における妨害が発生しているタイミングにおいて、通信方式を切り替えるように設定することにより、前記通信を制御する
<11>に記載の制御装置。
<14> 前記通信制御部は、前記通信方式がビームフォーミング通信である場合、前記妨害が発生しているタイミングにおいて、前記通信方式を無指向性通信方式に切り替えるように設定することにより、前記通信を制御する
<13>に記載の制御装置。
<15> 前記3次元マップは、時間に対しての変化のレベルに応じた複数のレイヤから構成されるダイナミックマップである
<11>に記載の制御装置。
<16> 前記ダイナミックマップは、他の情報処理装置により生成され、
前記他の情報処理装置により生成されたダイナミックマップを取得するダイナミックマップ取得部をさらに含み、
前記伝搬路特性推定部は、前記ダイナミックマップ取得部により取得された前記ダイナミックマップに基づいて、前記通信における伝搬路特性を推定する
<15>に記載の制御装置。
<17> 通信機能を有する自端末の位置を予測する位置予測処理と、
前記位置予測処理により予測された前記自端末の位置の周辺の地理情報を取得する情報取得処理と、
前記地理情報に基づいて、前記自端末と、前記自端末以外の前記通信機能を備えた他端末との通信を制御する制御処理とを含む
制御方法。
<18> 通信機能を有する自端末の位置を予測する位置予測部と、
前記位置予測部により予測された前記自端末の位置の周辺の地理情報を取得する情報取得部と、
前記地理情報に基づいて、前記自端末と、前記自端末以外の前記通信機能を備えた他端末との通信を制御する通信制御部
としてコンピュータを機能させるプログラム。
<19> 通信機能を有する自端末の位置を予測する位置予測部と、
前記位置予測部により予測された前記自端末の位置の周辺の地理情報を取得する情報取得部と、
前記地理情報に基づいて、前記自端末と、前記自端末以外の前記通信機能を備えた他端末との通信を制御する通信制御部と、
前記通信機能により取得される情報に基づいて、車両の動作を制御する車両制御部とを含む
車両。
11,11−1乃至11−n 車両, 12,12−1乃至12−m RSU, 13 ネットワーク, 14 歩行者, 31 基地局, 103 通信部, 112 自動運転制御部, 131 検出部, 132 自己位置推定部, 144 通信管理部, 134 計画部345, 161 ルート計画部, 211 通信制御部, 212 他端末情報取得部, 213 他端末情報記憶部, 214 自端末位置情報取得部, 215 自端末位置情報記憶部, 221 自端末情報送信部, 222 位置予測部, 223 自端末制御部, 224 通信確立部, 231 制御部, 232 通信部, 233 記憶部, 241 通信制御部, 251 自端末情報送信部, 252 自端末制御部, 253 通信確立部, 271 サーバ, 281 制御部, 282 通信部, 283 通信情報データベース記憶部, 283 マッピングテーブル記憶部, 291 通信情報データベース生成部, 292 マッピングテーブル生成部, 221 自端末情報送信部, 222 位置予測部, 223 自端末制御部, 224 通信確立部, 301 通信制御部, 302 マッピングテーブル記憶部, 311 自端末情報送信部, 312 位置予測部, 313 自端末制御部, 314 通信確立部, 315 マッピングテーブル取得部, 321 サーバ, 341 制御部, 342 固定地図情報記憶部, 343 道路地図情報記憶部, 344 動的情報取得部, 345 通信部, 351 道路情報取得部, 352 移動体情報取得部, 361 ダイナミックマップ生成部, 381 通信制御部, 382 ダイナミックマップ受信部, 383 通信対象決定部, 384 自端末位置情報取得部, 385 伝搬路特性推定部, 391 自端末情報送信部, 392 位置予測部, 393 自端末制御部, 394 通信確立部

Claims (19)

  1. 通信機能を有する自端末の位置を予測する位置予測部と、
    前記位置予測部により予測された前記自端末の位置の周辺の地理情報を取得する情報取得部と、
    前記地理情報に基づいて、前記自端末と、前記自端末以外の前記通信機能を備えた他端末との通信を制御する通信制御部とを含む
    制御装置。
  2. 所定時間間隔で前記他端末の位置情報を取得する他端末位置情報取得部と、
    所定時間間隔で前記自端末の位置情報を取得する自端末位置情報取得部とをさらに含み、
    前記位置予測部は、前記自端末の位置情報と、前記他端末の位置情報とに基づいて、現在、または将来の自端末の位置を予測する
    請求項1に記載の制御装置。
  3. 前記通信制御部は、前記通信における通信パラメータを設定することにより、前記通信を制御する
    請求項1に記載の制御装置。
  4. 前記通信制御部は、前記通信における通信リンクの構成を設定することにより、前記通信を制御する
    請求項1に記載の制御装置。
  5. 前記通信制御部は、前記通信におけるビームフォーミングのビームステアリングの範囲を設定することにより、前記通信を制御する
    請求項1に記載の制御装置。
  6. 前記通信制御部は、前記通信におけるリレー通信を設定することにより、前記通信を制御する
    請求項1に記載の制御装置。
  7. 前記通信制御部は、前記自端末の周辺の地理情報に基づいた、前記通信における妨害の発生の有無に対応して、前記通信における妨害が発生しているタイミングにおいて、前記通信における通信方式を切り替えるように設定することにより、前記通信を制御する
    請求項1に記載の制御装置。
  8. 前記通信制御部は、前記通信の通信方式がビームフォーミング通信である場合、前記妨害が発生しているタイミングにおいて、前記通信方式をリレー通信に切り替えるように設定することにより、前記通信を制御する
    請求項7に記載の制御装置。
  9. 位置情報に対応付けて前記自端末および前記他端末の通信結果からなる通信情報がマッピングされたマッピングテーブルを記憶するマッピングテーブル記憶部をさらに含み、
    前記通信制御部は、前記自端末の周辺の地理情報に基づいて、前記マッピングテーブルを参照して、対応する通信情報のうち、最適な通信情報に基づいて、前記通信を制御する
    請求項1に記載の制御装置。
  10. 前記マッピングテーブルは、他の情報処理装置により、前記自端末および前記他端末間の送受信に係る、位置情報、通信種別、パラメータ、および通信品質が登録されたデータベースより、前記位置情報に対応付けてマッピングされることにより生成される
    請求項9に記載の制御装置。
  11. 前記自端末の周辺の地理情報としての3次元マップに基づいて、前記通信における伝搬路特性を推定する伝搬路特性推定部をさらに含み、
    前記通信制御部は、前記伝搬路特性推定部により推定された前記伝搬路特性に基づいて、前記通信を制御する
    請求項1に記載の制御装置。
  12. 前記通信制御部は、前記伝搬路特性推定部により推定された前記伝搬路特性に基づいて、前記通信におけるビームステアリングの範囲を設定することにより、前記通信を制御する
    請求項11に記載の制御装置。
  13. 前記通信制御部は、前記伝搬路特性推定部により推定された前記伝搬路特性に基づいた、前記通信における妨害が発生しているタイミングにおいて、通信方式を切り替えるように設定することにより、前記通信を制御する
    請求項11に記載の制御装置。
  14. 前記通信制御部は、前記通信方式がビームフォーミング通信である場合、前記妨害が発生しているタイミングにおいて、前記通信方式を無指向性通信方式に切り替えるように設定することにより、前記通信を制御する
    請求項13に記載の制御装置。
  15. 前記3次元マップは、時間に対しての変化のレベルに応じた複数のレイヤから構成されるダイナミックマップである
    請求項11に記載の制御装置。
  16. 前記ダイナミックマップは、他の情報処理装置により生成され、
    前記他の情報処理装置により生成されたダイナミックマップを取得するダイナミックマップ取得部をさらに含み、
    前記伝搬路特性推定部は、前記ダイナミックマップ取得部により取得された前記ダイナミックマップに基づいて、前記通信における伝搬路特性を推定する
    請求項15に記載の制御装置。
  17. 通信機能を有する自端末の位置を予測する位置予測処理と、
    前記位置予測処理により予測された前記自端末の位置の周辺の地理情報を取得する情報取得処理と、
    前記地理情報に基づいて、前記自端末と、前記自端末以外の前記通信機能を備えた他端末との通信を制御する制御処理とを含む
    制御方法。
  18. 通信機能を有する自端末の位置を予測する位置予測部と、
    前記位置予測部により予測された前記自端末の位置の周辺の地理情報を取得する情報取得部と、
    前記地理情報に基づいて、前記自端末と、前記自端末以外の前記通信機能を備えた他端末との通信を制御する通信制御部
    としてコンピュータを機能させるプログラム。
  19. 通信機能を有する自端末の位置を予測する位置予測部と、
    前記位置予測部により予測された前記自端末の位置の周辺の地理情報を取得する情報取得部と、
    前記地理情報に基づいて、前記自端末と、前記自端末以外の前記通信機能を備えた他端末との通信を制御する通信制御部と、
    前記通信機能により取得される情報に基づいて、車両の動作を制御する車両制御部とを含む
    車両。
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