JP2021158473A - 無線通信システムおよび無線通信方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】移動体に搭載された移動通信装置と、その移動体の移動経路に設置された固定通信装置との間の無線通信において、それらの見通し（ＬＯＳ）を確保する。【解決手段】無線通信システム１が、固定通信装置３１の位置情報および移動通信装置１１の位置情報に基づき、移動通信装置１１と固定通信装置３１と間の見通しが確保されているか否かを判定するＬＯＳ判定部１７と、ＬＯＳ判定部１７により前記見通しが確保されていないと判定された場合、見通しを確保するための移動体２の走行条件を決定する走行条件決定部１８と、を備える。【選択図】図２

Description

本開示は、移動体に搭載された通信装置である移動通信装置と、その移動体の移動経路に設置された通信装置である固定通信装置との間で無線通信を行う無線通信システムおよび無線通信方法に関する。
従来、トラフィックの増大による通信速度の低下などを解消することを目的として、移動通信におけるオフロード効果を向上させるための技術が開発されている。例えば、移動端末の予測位置を予測する走行経路管理部と、送信データの要求通信品質に基づいて目標通信品質を決定する目標通信品質決定部と、現在よりも有利な有利通信特性で通信する場合に予測される予測通信品質を予測する通信品質予測部と、目標通信品質と予測通信品質との比較結果に基づいて、現在の通信特性でデータ送信するか有利通信特性でデータ送信するかを選択する選択部と、を備える移動システム通信装置が知られている（特許文献１参照）。
特開２０１９−１４０５６３号公報
近年、導入が進められている次世代移動通信では、これまで利用されていなかった高ＳＨＦ帯やＥＨＦ帯などのより高い周波数帯を利用することで、より大容量の通信を実現する。このような高周波数帯を利用する通信方式では、大容量の通信が可能となる反面、電波の直進性が高いために、通信経路上に他の物体（遮蔽物）が存在すると無線通信品質が劣化するという問題を抱えている。
特に、移動体に搭載された移動通信装置と、その移動体の移動経路に設置された固定通信装置との間の無線通信では、移動体の移動により通信可能なタイミングが限られるため、移動通信装置と固定通信装置との間（より詳細には、両者の通信用のアンテナの間）の見通し（ＬＯＳ：Line of Sight）を適切に確保する（すなわち、見通しの遮断を適切に回避する）ことが望ましい。
しかしながら、上記特許文献１に開示された従来技術では、そのような見通しの確保（すなわち、見通しの遮断が生じ得ること）については一切考慮されていなかった。
そこで、本開示は、移動体に搭載された移動通信装置と、その移動体の移動経路に設置された固定通信装置との間の無線通信において、それらの見通し（ＬＯＳ）を確保することができる無線通信システムおよび無線通信方法を提供することを主な目的とする。
本開示の無線通信システムは、移動体に搭載された移動通信装置と、その移動体の移動経路に設置された固定通信装置との間で無線通信を行う無線通信システムであって、前記固定通信装置の位置情報および前記移動通信装置の位置情報に基づき、前記移動通信装置と前記固定通信装置と間の見通しが確保されているか否かを判定するＬＯＳ判定部と、前記ＬＯＳ判定部により前記見通しが確保されていないと判定された場合、前記見通しを確保するための前記移動体の走行条件を決定する走行条件決定部と、を備える構成とする。
本開示の無線通信方法は、移動体に搭載された移動通信装置と、その移動体の移動経路に設置された固定通信装置との間で無線通信を行う無線通信方法であって、前記固定通信装置の位置情報および前記移動通信装置の位置情報に基づき、前記移動通信装置と前記固定通信装置と間の見通しが確保されているか否かを判定し、前記見通しが確保されていないと判定された場合、前記見通しを確保するために前記移動体の走行条件を決定する構成とする。
本開示によれば、移動体に搭載された移動通信装置と、その移動体の移動経路に設置された固定通信装置との間の無線通信において、それらの見通しを確保することができる。
第１実施形態に係る無線通信システムの全体構成図 第１実施形態に係る無線通信システムの機能ブロック図 第１実施形態に係る無線通信の見通し確保のための処理の流れを示すフロー図 第１実施形態に係る車両の走行制御の第１の例を示す説明図 第１実施形態に係る車両の走行制御の第２の例を示す説明図 第２実施形態に係る無線通信の見通し確保のための処理の流れを示すフロー図 第２実施形態に係る路側機に対する車載装置の接続処理の例を示す説明図 第３実施形態に係る無線通信システム１の機能ブロック図 第３実施形態に係る無線通信の見通し確保のための処理の流れを示すフロー図 第４実施形態に係る無線通信システムの機能ブロック図 第４実施形態に係る無線通信の見通し確保のための処理の流れを示すフロー図 第５実施形態に係る無線通信の見通し確保のための処理の流れを示すフロー図 第６実施形態に係る無線通信の見通し確保のための処理の流れを示すフロー図
前記課題を解決するためになされた第１の発明は、移動体に搭載された移動通信装置と、その移動体の移動経路に設置された固定通信装置との間で無線通信を行う無線通信システムであって、前記固定通信装置の位置情報および前記移動通信装置の位置情報に基づき、前記移動通信装置と前記固定通信装置と間の見通しが確保されているか否かを判定するＬＯＳ判定部と、前記ＬＯＳ判定部により前記見通しが確保されていないと判定された場合、前記見通しを確保するための前記移動体の走行条件を決定する走行条件決定部と、を備える構成とする。
これによると、固定通信装置および移動通信装置の見通しが確保されていないと判定された場合、見通しを確保するための移動体の走行条件を決定するため、移動体に搭載された移動通信装置と、その移動体の移動経路に設置された固定通信装置との間の無線通信において、見通し（ＬＯＳ）を確保することができる。
また、第２の発明は、前記固定通信装置に対する前記移動通信装置の接続処理を制御する移動側通信制御部を更に備え、前記移動側通信制御部は、前記ＬＯＳ判定部により前記見通しが確保されていると判定された場合にのみ前記接続処理を実行する構成とする。
これによると、通信環境が悪い（見通しが確保されていない）状態で、移動通信装置が固定通信装置に対して接続処理を実行することを回避できる。
また、第３の発明は、前記固定通信装置の位置情報は、前記固定通信装置が備えるアンテナの位置に基づく構成とする。
これによると、固定通信装置の位置情報の精度が高まるため、移動通信装置と固定通信装置との間の無線通信において、より確実に見通しを確保することが可能となる。
また、第４の発明は、前記移動通信装置の位置情報は、３次元地図情報における位置座標を含む構成とする。
これによると、移動通信装置の位置情報の精度が高まるため、移動通信装置と固定通信装置との間の無線通信において、より確実に見通しを確保することが可能となる。
また、第５の発明は、前記固定通信装置の位置情報は、前記３次元地図情報における位置座標を含み、前記ＬＯＳ判定部は、前記固定通信装置の前記位置座標および前記移動通信装置の前記位置座標を結ぶ直線上に他の物体が存在する場合、前記見通しが確保されていないと判定する構成とする。
これによると、移動通信装置と固定通信装置と間の見通しが確保されているか否かをより精度良く判定することが可能となる。
また、第６の発明は、前記移動体に搭載され、前記固定通信装置を撮影することにより撮影画像を生成する撮影部を更に備え、前記ＬＯＳ判定部は、前記撮影画像に基づき、前記移動通信装置と前記固定通信装置と間の見通しが確保されているか否かを判定する構成とする。
これによると、撮影画像に含まれる被写体に基づき、移動通信装置と固定通信装置と間の見通しが確保されているか否かをより精度よく判定することが可能となる。
また、第７の発明は、前記固定通信装置の位置情報は、前記アンテナと共に設置された道標の位置に基づく構成とする。
これによると、３次元地図情報に含まれる道標の位置に基づき、固定通信装置の位置情報を容易に取得することが可能となる。
また、第８の発明は、前記移動体は、自動運転車であり、前記走行条件は前記自動運転車の速度、その前方を走行する他の車両との車間距離、及び走行中の車線のうち少なくとも１つ以上を含む構成とする。
これによると、自動運転車の速度、他の車両との車間距離、走行中の車線などの走行条件に基づき、移動通信装置と固定通信装置と間の見通しをより容易に確保することが可能となる。
また、第９の発明は、前記固定通信装置は、所定周期で周囲にビーコン信号を送信し、前記ビーコン信号の送信タイミングを設定するビーコン制御部を更に備え、前記移動側通信制御部は、前記ビーコン信号の前記送信タイミングに同期させるように、前記固定通信装置に対する前記移動通信装置の接続処理を制御する構成とする。
これによると、ビーコン信号の送信タイミングに同期させるように接続処理を制御するため、移動通信装置では、固定通信装置に対する高速かつ安定的な接続処理を実行することができる。
また、第１０の発明は、前記固定通信装置を休止状態とするスリープ制御部を更に備え、前記ＬＯＳ判定部は、前記固定通信装置が休止状態にある場合、前記判定を中止する構成とする。
これによると、固定通信装置では、夜間などの通信トラフィックの少ない時間帯に休止状態となることにより省電力化を実現できる。また、移動通信装置では、休止状態にある固定通信装置に対する無用な接続処理の実行を回避できる。
また、第１１の発明は、前記移動側通信制御部は、前記ビーコン信号の送信タイミングの情報を、当該無線通信システムの外部から提供されたダイナミックマップと共に取得する構成とする。
これによると、ビーコン信号の送信タイミングの情報を容易に取得することが可能となる。
また、第１２の発明は、前記移動側通信制御部は、前記移動通信装置が休止状態にあるか否かの情報を、当該無線通信システムの外部から提供されたダイナミックマップと共に取得する構成とする。
これによると、移動通信装置が休止状態にあるか否かの情報を容易に取得することが可能となる。
また、第１３の発明は、前記移動通信装置が、前記移動通信装置の位置情報を、当該無線通信システムの外部から提供されたダイナミックマップと共に取得する構成とする。
これによると、移動通信装置の位置情報を容易に取得することが可能となる。
また、第１４の発明は、移動体に搭載された移動通信装置と、その移動体の移動経路に設置された固定通信装置との間で無線通信を行う無線通信方法であって、前記固定通信装置の位置情報および前記移動通信装置の位置情報に基づき、前記移動通信装置と前記固定通信装置と間の見通しが確保されているか否かを判定し、前記見通しが確保されていないと判定された場合、前記見通しを確保するために前記移動体の走行条件を決定する構成とする。
これによると、固定通信装置および移動通信装置の見通しが確保されていないと判定された場合、見通しを確保するための移動体の走行条件を決定するため、移動体に搭載された移動通信装置と、その移動体の移動経路に設置された固定通信装置との間の無線通信において、見通し（ＬＯＳ）を確保することが可能となる。
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る無線通信システム１の全体構成図である。
無線通信システム１は、移動体に搭載された移動通信装置と、その移動体の移動経路に設置され、その移動通信装置と無線通信を行う固定通信装置と、を備える。本実施形態では、無線通信システム１において、車両２（移動体）に搭載された無線通信機能を有する車載装置３が、車両２の走行経路に設置された無線機能を有する路側機４と無線通信を行う例について説明する。車両２は、例えば自動運転車である。
また、無線通信システム１は、情報配信装置５を備える。情報配信装置５は、ネットワーク６を介して車載装置３及び路側機４に通信可能に接続される。情報配信装置５は、車載装置３と路側機４との間の無線通信環境に関する情報（以下、通信インフラ情報）を、車載装置３に対して適宜配信する。
図１では、説明の便宜上、それぞれ１つの車両２、路側機４、及び情報配信装置５が示されているが、それらは複数存在し得る。例えば、１つの車両２の予定される走行経路には、所定の間隔を置いて複数の路側機４が設けられ、それらの路側機４は他の車両の走行時にも利用される。
図２は、無線通信システム１の機能ブロック図である。
車載装置３は、移動無線通信部１１、座標・時刻取得部１２、通信制御部１３（移動側通信制御部）、地図情報管理部１４、撮影部１５、周辺認識部１６、通信環境認識部１７（ＬＯＳ判定部）、走行条件決定部１８、及び車両制御部１９を備える。
移動無線通信部１１は、車載アンテナ２１を備えた無線通信装置（移動通信装置）から構成される。そのような無線通信装置としては、公知の通信規格に対応した通信デバイスが用いられる。移動無線通信部１１は、車両２の移動（例えば走行）によって通信可能な範囲内に接近した路側機４（路側無線通信部３１）との無線通信を行う。移動無線通信部１１と路側機４との間の無線通信は、比較的高い周波数帯（例えば、５７ＧＨｚ〜６６ＧＨｚ）を用いる通信規格（例えば、IEEE 802.11ad）に準じて直接行われる。
座標・時刻取得部１２は、車両２のグローバル座標の情報および標準時刻の情報を取得する。例えば、座標・時刻取得部１２は、測位信号の受信機能を有し、受信した測位信号およびその送信時刻に基づき、車両２のグローバル座標および標準時刻をそれぞれ算出することができる。その測位信号には、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）信号や、ＧＰＳ（Global Positioning System）信号などが含まれる。座標・時刻取得部１２は、必要に応じて標準時刻の情報を通信制御部１３に送出する。また、座標・時刻取得部１２は、必要に応じて車両２のグローバル座標および標準時刻を通信環境認識部１７に送出する。
通信制御部１３は、移動無線通信部１１による無線通信を制御する。より詳細には、通信制御部１３は、後述する通信環境認識部１７による見通し判定の結果に応じて、路側無線通信部３１との接続処理を実行する。通信制御部１３は、通信環境認識部１７によって見通しが確保されていると判定された場合にのみ、路側無線通信部３１との接続処理を実行することができる。また、通信制御部１３は、通信環境認識部１７によって見通しが確保されていないと判定された場合には、後述するように、見通しを確保するための車両２の走行動作が実行された後に、路側無線通信部３１との接続処理を実行することができる。
地図情報管理部１４は、車両２の走行経路を含む３次元地図情報を管理（記録、更新）する。地図情報管理部１４は、３次元地図情報を通信環境認識部１７に送出する。３次元地図情報は、車載装置３が備える記憶装置（またはメモリ）などに記憶される。
撮影部１５は、車両２の進行方向の状況を撮影することにより撮影画像を生成するカメラ（例えば、ステレオカメラ）から構成される。
周辺認識部１６は、撮影部１５の撮影画像に基づき、車両２の周辺の物体を認識する。周辺の物体には、前方を走行する他の車両、路面（車線）、道標（道路標識、信号機を含む）、及び路側機４（特に、路側機アンテナ４１）などが含まれ得る。また、周辺認識部１６は、撮影画像に基づき、それら周辺の物体と自車両との距離を計測することが可能である。周辺認識部１６は、各物体の認識結果および各物体と自車両との距離の計測結果を通信環境認識部１７に送出する。
通信環境認識部１７は、後述する情報配信装置５から受信した通信インフラ情報に含まれる路側機アンテナ４１の位置座標を、地図情報管理部１４から取得した３次元地図情報に反映する。これにより、３次元地図情報には、路側機アンテナ４１の位置情報が付加される。
また、通信環境認識部１７は、車両２のグローバル座標に基づき、車載アンテナ２１の位置座標（移動通信装置の位置情報）を算出する。このとき、通信環境認識部１７は、予め取得した車載アンテナ２１の取り付け位置の情報に基づき、車載アンテナ２１の位置座標を補正することができる。
また、通信環境認識部１７は、車載アンテナ２１の位置座標および路側機アンテナ４１の位置座標（固定通信装置の位置情報）に基づき、無線通信に関する見通し判定を行う。この見通し判定では、移動無線通信部１１（車載アンテナ２１）と路側無線通信部３１（路側機アンテナ４１）と間の見通しが確保されているか否かが判定される。例えば、通信環境認識部１７は、車載アンテナ２１の位置座標および路側機アンテナ４１の位置座標を結ぶ直線上に他の物体が存在する場合、見通しが確保されていないと判定することができる。逆に、通信環境認識部１７は、その直線上に他の物体が存在しない場合、見通しが確保されていると判定することができる。なお、通信環境認識部１７は、車載装置３および路側機４の代表位置（例えば、重心位置）の座標に基づき、無線通信に関する見通し判定を行こともできる。
さらに、通信環境認識部１７は、撮影部１５の撮影画像に基づき、無線通信に関する見通し判定を行うことができる。より詳細には、通信環境認識部１７は、撮影画像の画像認識処理を実行し、撮影画像から路側機アンテナ４１（またはその代替物）を認識できた場合に、見通しが確保されていると判定することができる。撮影画像において路側機アンテナ４１が認識され難い場合には、路側機アンテナ４１にＬＥＤランプなど（代替物）を付設し、通信環境認識部１７は、そのＬＥＤランプを画像認識処理によって認識してもよい。
このような撮影画像に基づく見通し判定は、無線通信に関する見通し判定と共に、あるいは、無線通信に関する見通し判定の代わりに実施され得る。通信環境認識部１７は、撮影画像に基づく見通し判定および無線通信に関する見通し判定を共に実施する場合には、双方の判定（仮判定）の結果において共に見通しが確保されている場合にのみ、移動無線通信部１１と路側無線通信部３１と間の見通しが確保されていると判定することができる。
走行条件決定部１８は、通信環境認識部１７の見通し判定により見通しが確保されていないと判定された場合、その見通しを確保するための車両２の走行条件を決定する。決定される走行条件には、車両２の速度、前方を走行する他の車両との車間距離、及び車両２が走行中の車線などの条件が含まれる。
車両制御部１９は、走行条件決定部１８によって決定された走行条件に基づき、車両２の走行を制御する。より詳細には、車両制御部１９は、その決定された走行条件に関する各パラメータの目標値を設定する。さらに、車両制御部１９は、それらの目標値に追従するように車両２のハンドル操作（操舵）、駆動力、及び制動（ブレーキ）などの操作量を決定し、制御を実行する。なお、そのような車両２のハンドル操作、駆動力、及び制動などの操作量が、走行条件決定部１８によって走行条件として設定され、走行条件決定部１８から車両制御部１９に送出されてもよい。車両制御部１９は、車両２の各動作に対応する複数の制御装置から構成されてもよい。
車載装置３の各部１１−１９の機能の少なくとも一部は、メモリに記憶されたプログラムを１または複数のプロセッサで実行することで実現される。
路側機４は、路側無線通信部３１、座標・時刻取得部３２、及び通信管理部３３（ビーコン制御部）を備える。
路側無線通信部３１は、路側機アンテナ４１を備えた無線通信装置（固定通信装置）から構成される。路側無線通信部３１は、通信可能な範囲内に接近した車両２の移動無線通信部１１と無線通信を行う。また、路側無線通信部３１は、所定周期で周囲にビーコン信号を送信することができる。移動無線通信部１１は、そのビーコン信号を受信することにより、路側無線通信部３１に接続するための各種情報（路側無線通信部３１のチャネル（周波数）、ネットワークの識別情報、ビーコン送信間隔、セキュリティ情報など）を取得することができる。
座標・時刻取得部３２は、路側機４のグローバル座標の情報および標準時刻の情報を取得する。座標・時刻取得部３２は、測位信号の受信機能を有し、受信した測位信号およびその送信時刻に基づき、路側機４のグローバル座標および標準時刻をそれぞれ算出することができる。座標・時刻取得部３２は、必要に応じて、それらグローバル座標および標準時刻を通信制御部１３に送出する。
通信管理部３３は、路側無線通信部３１による無線通信を制御する。より詳細には、通信管理部３３は、移動無線通信部１１と路側無線通信部３１との接続処理を制御する。また、通信管理部３３は、路側機４のグローバル座標に基づき、路側機アンテナ４１の位置座標を算出する。このとき、通信管理部３３は、予め取得した路側機アンテナ４１の取り付け位置（特に、高さ）の情報に基づき、路側機アンテナ４１の位置座標を補正することができる。また、通信管理部３３は、標準時刻の情報を取得し、その情報を路側機４のグローバル座標の情報と共に管理する。また、通信管理部３３は、路側機アンテナ４１が道標（例えば、信号機）と共に（近傍に）設置された場合、当該道標（代替物）の位置座標に基づき、路側機アンテナ４１の位置座標を決定してもよい。
また、通信管理部３３は、ビーコン信号の送信タイミング（送信時刻）を設定することができる。通信管理部３３は、必要に応じて、路側機アンテナ４１の位置座標、標準時刻の情報、及びビーコン信号の送信時刻の情報を情報配信装置５に送出する。
路側機４の各部３１−３３の機能の少なくとも一部は、メモリに記憶されたプログラムを１または複数のプロセッサで実行することで実現される。
情報配信装置５は、通信インフラ情報生成部５１および情報配信部５２を備える。例えば、情報配信装置５は、例えばクラウドサーバから構成される。路側機４および情報配信装置５は、車両２が無線通信を行うための基盤となるインフラシステム５３を構成する。
通信インフラ情報生成部５１は、車載装置３に配信するための通信インフラ情報を生成する。この通信インフラ情報は、車載装置３の移動無線通信部１１の通信環境に関する情報を含む。ここでは、通信インフラ情報には、路側機４から取得した路側機アンテナ４１の位置座標が含まれる。また、通信インフラ情報には、路側機アンテナ４１から送信されるビーコン信号の送信時刻が含まれてもよい。
情報配信部５２は、路側機４との接続処理が完了した車載装置３（通信環境認識部１７）に対して通信インフラ情報を配信する。通信インフラ情報の配信は、路側無線通信部３１を介して行われる。ただし、情報配信部５２は、比較的低い周波数帯を用いる通信規格（例えば、ＬＴＥ）に準じて通信ネットワーク６（図１参照）を介して通信インフラ情報の配信を行うこともできる。
情報配信装置５の各部（通信インフラ情報生成部５１、情報配信部５２）の機能の少なくとも一部は、メモリに記憶されたプログラムを１または複数のプロセッサで実行することで実現される。なお、情報配信装置５は、路側機４と一体に構成されてもよい。また、路側機４および情報配信装置５の一方の処理の一部を、他方が代替して実行してもよい。また、車載装置３における通信環境認識部１７および走行条件決定部１８は、インフラシステム５３（路側機４または情報配信装置５）に設けられてもよい。つまり、車載装置３における通信環境認識部１７および走行条件決定部１８による各処理の少なくとも一部を、インフラシステム５３が代替して実行してもよい。
図３は、無線通信システム１における無線通信の見通し確保のための処理の流れを示すフロー図である。
インフラシステム５３は、路側機４のグローバル座標を取得し（ＳＴ１０１）、そのグローバル座標に基づき、路側機アンテナ４１の位置座標を算出する（ＳＴ１０２）。
次に、インフラシステム５３は、路側機アンテナ４１の位置座標の情報を含む通信インフラ情報を生成し（ＳＴ１０３）、その情報を車載装置３に対して送信する（ＳＴ１０４）。
車載装置３は、インフラシステム５３から通信インフラ情報を受信すると（ＳＴ２０１：Ｙｅｓ）、３次元地図情報を更新する（ＳＴ２０２）。このとき、通信インフラ情報に含まれる路側機アンテナ４１の位置座標が３次元地図情報に反映される。
次に、車載装置３は、車両２のグローバル座標を取得し、車載アンテナ２１の位置座標を算出する（ＳＴ２０３）。続いて、車載装置３は、車載アンテナ２１の位置座標および路側機アンテナ４１の位置座標に基づき、無線通信に関する見通し（ＬＯＳ）判定を行う（ＳＴ２０４）。
そこで、車載装置３は、移動無線通信部１１と路側無線通信部３１と間の見通しが確保されていると判定すると（ＳＴ２０５：Ｙｅｓ）、無線通信を行うために路側機４との接続処理を実行する（ＳＴ２０６）。一方、車載装置３は、見通しが確保されていないと判定すると（ＳＴ２０５：Ｎｏ）、見通し（ＬＯＳ）確保のための走行条件を決定し（ＳＴ２０７）、その走行条件に基づき、車両２の走行を制御する（ＳＴ２０８）。
無線通信の見通し確保のための処理では、インフラシステム５３および車載装置３は、上記のようなステップを繰り返し実行する。
図４は、見通し確保のための走行条件に基づく車両２の走行制御の第１の例を示す説明図である。
図４（Ａ）は、車両２と同じ右車線６２の前方を走行する他の車両（大型車）１０２との車間距離Ｌ１が比較的短いため、車載アンテナ２１（車両２）と路側機アンテナ４１（路側機４）と間の見通しが確保されていない（他の車両１０２によって見通しが遮断されている）状態を示している。路側機４は、交差点を越えた左前方に設置されている。
そこで、車載装置３は、前方を走行する他の車両１０２によって見通しが確保されていないと判定すると、見通しを確保するための車両２の走行条件として速度の変更（ここでは、減速）の条件を決定し、車両２の走行を制御する。
これにより、図４（Ａ）から所定時間経過した図４（Ｂ）に示すように、車両２は、他の車両１０２との車間距離等を変更する（車間距離をＬ１からＬ２に増大させる）ことができる。これにより、車両２が路側機４により接近した際に、車載アンテナ２１と路側機アンテナ４１と間の見通しをより容易に確保することが可能となる。
図５は、見通し確保のための走行条件に基づく車両２の走行制御の第２の例を示す説明図である。
図５（Ａ）は、左車線６１を走行中の車両２の右車線６２の斜め前方を走行する他の車両１０２（大型車）が存在するため、車載アンテナ２１（車両２）と路側機アンテナ４１（路側機４）と間の見通しが確保されていない（見通しが遮断されている）状態を示している。路側機４は、交差点を超えた斜め前方に設置されている。
そこで、車載装置３は、右車線６２の斜め前方を走行する他の車両１０２によって見通しが確保されていないと判定すると、見通しを確保するための車両２の走行条件としてハンドル操作（ここでは、右に移動）の条件を決定し、車両２の走行を制御する。
これにより、図５（Ａ）から所定時間経過した図５（Ｂ）に示すように、車両２は、複数車線の道路における車線を変更できる（他の車両１０２と同じ右車線６２に移動する）ため、車両２が路側機４により接近した際に、車載アンテナ２１と路側機アンテナ４１と間の見通しをより容易に確保することが可能となる。
なお、図４および図５では、車載アンテナ２１と路側機アンテナ４１と間の見通しが、他の車両によって遮断される例を示したが、無線通信の見通しは、他の任意の物体（例えば、街路樹、建物など）によって遮断され得る。また、車載アンテナ２１と路側機アンテナ４１と間の見通しが遮断される場合、車両２は、見通しを確保するために右折や左折などを行うことにより、当初の走行経路を変更してもよい。
このように、無線通信システム１によれば、車両２と、その移動体の移動経路に設置された路側機４との間の無線通信において、それらの見通しを確保することが可能である。また、そのような見通しの確保により、車両２と路側機４との間の無線通信の頻度が高まるため、無線通信システム１における電力効率（単位消費電力あたりのスループット）が改善される。
（第２実施形態）
図６は、第２実施形態に係る無線通信システム１における無線通信の見通し確保のための処理の流れを示すフロー図である。なお、第２実施形態に係る無線通信システム１について、以下で特に言及しない事項については、第１実施形態の場合と同様とする。また、第２実施形態に係る無線通信システム１に関し、第１実施形態に係る無線通信システム１と同様の構成要素については、同一の符号を付すことにより詳細な説明を省略する。
インフラシステム５３は、路側機４のグローバル座標および標準時刻を取得し（ＳＴ３０１）、そのグローバル座標に基づき、路側機アンテナ４１の位置座標を算出する（ＳＴ３０２）。
次に、インフラシステム５３は、標準時刻に基づき、ビーコン信号の送信タイミングを設定する（ＳＴ３０３）。ビーコン信号の送信タイミングが既に設定されている場合には、ステップＳＴ３０３は省略される。続いて、インフラシステム５３は、路側機アンテナ４１の位置座標およびビーコン信号の送信タイミング（送信時刻）の情報を含む通信インフラ情報を生成し（ＳＴ３０４）、その情報を車載装置３に対して送信する（ＳＴ３０５）。通信インフラ情報には、ビーコン信号の送信に使用するチャネルの情報が含まれてもよい。
車載装置３は、インフラシステム５３から通信インフラ情報を受信すると（ＳＴ４０１：Ｙｅｓ）、車両２のグローバル座標の情報および標準時刻の情報を取得し（ＳＴ４０２）、３次元地図情報を更新する（ＳＴ４０３）。このとき、通信インフラ情報に含まれる路側機アンテナ４１の位置座標が３次元地図情報に反映される。
次に、車載装置３は、図３に示したステップＳＴ２０４−ＳＴ２０９とそれぞれ同様に、ステップＳＴ４０４−ＳＴ４０９を実行する。ただし、ステップＳＴ４０７では、車載装置３は、路側機４からのビーコン信号の送信時刻と同期して路側機４との接続処理を実行する。
図７は、ビーコン信号を送信する路側機４に対する車載装置３の接続処理の例を示す説明図である。図７（Ａ）は比較例を示し、図７（Ｂ）は無線通信システム１による接続処理を示す。ここでは、車載装置３（移動無線通信部１１）と路側機４（路側無線通信部３１）との通信に４つのチャネル（ＣＨ１−ＣＨ４）のいずれかが用いられる場合を示している。
図７（Ａ）の比較例では、路側機の通信チャネル（以下、路側チャネル）がＣＨ２に設定され、このＣＨ２を介して所定間隔（例えば、100msec）でビーコン信号が発信されている場合が示されている。走行中の車両に搭載された車載装置は、通信チャネル（以下、移動側チャネル）を所定の間隔で順次変更しながら、路側機からのビーコン信号の受信を試みる。
そこで、時刻Ｔ０において、車載装置が、路側機と通信可能な範囲にある状態で、最初に移動側チャネルをＣＨ２に設定した際に、ビーコン信号の受信に失敗（図中「Ｆ」参照）する場合がある。その場合、車載装置は、移動側チャネルを再びＣＨ２に設定するまでの間に送信されるビーコン信号を受信できない。その後、車載装置は、時刻Ｔ１において再び移動側チャネルをＣＨ２に設定し、ビーコン信号の受信に成功（図中「Ｓ」参照）する。これにより、路側機との接続処理が可能となり、時刻Ｔ２において必要なデータの送受信を完了することができる。
したがって、図７（Ａ）に示す比較例では、車載装置において路側機と通信可能なチャネル（ＣＨ２）が設定されている場合でも、ビーコン信号の受信に失敗すると、再び通信可能なチャネル（ＣＨ２）に設定されるまで時間がかかる。
一方、無線通信システム１の車載装置３では、ビーコン信号の送信タイミング（送信時刻）の情報を含む通信インフラ情報を予め取得し、図７（Ｂ）に示すように、時刻Ｔ０において、このビーコン信号に同期した受信を開始する。また、車載装置３は、路側機４の路側チャネルの情報を予め取得している場合には、移動側チャネルを路側チャネルと同一に設定しておくことができる。その結果、車載装置３では、最初のビーコン信号の受信に失敗（図中「Ｆ」参照）した場合でも、次のビーコン信号を受信する（図中「Ｓ」参照）ことができる。
これにより、車載装置３による接続処理では、図７（Ａ）の比較例に比べて路側機４に対するより高速（瞬時）の接続処理を実行することができ、また、時刻Ｔ０−Ｔ２までの時間が短くなる。また、車載装置３による接続処理では、移動側チャネルを路側チャネルと同一に設定しておくことで、路側機４に対する安定的な接続処理を実行することができる。なお、車載装置３は、路側チャネルの情報を取得していない場合でも、ビーコン信号に同期した受信を行うため、図７（Ａ）の比較例に比べてビーコンの受信間隔を短く設定することができる。
（第３実施形態）
図８は、第３実施形態に係る無線通信システム１の機能ブロック図である。なお、第３実施形態に係る無線通信システム１について、以下で特に言及しない事項については、第１または第２実施形態の場合と同様とする。また、第３実施形態に係る無線通信システム１に関し、第１または第２実施形態に係る無線通信システム１と同様の構成要素については、同一の符号を付すことにより詳細な説明を省略する。
図８に示すように、第３実施形態に係る情報配信装置５は、交通情報取得部５４および通信インフラ管理部５５（スリープ制御部）を更に備える。
交通情報取得部５４は、車両２の予定される走行経路における交通情報を取得する。交通情報には、信号制御情報、交通流量情報、渋滞情報、通行規制情報、事故情報、及び天候情報ならびにそれらの予測情報などが含まれる。
通信インフラ管理部５５は、通信管理部３３を介して路側無線通信部３１のスリープ機能を制御する。このスリープ機能は、路側無線通信部３１による無線通信を一時的に休止状態（電源が入っている状態を保ちつつ省電力の状態）とするものである。通信インフラ管理部５５は、交通情報取得部５４から交通情報を受信し、その交通情報に基づき、路側機４における無線通信の休止状態の期間を設定する。この期間は、時間帯で表されてよい。例えば、通信インフラ管理部５５は、比較的交通量（すなわち、路側機４の無線通信量）の少ない夜間を無線通信の休止状態の期間として設定することができる。通信インフラ管理部５５は、設定した休止状態の期間の情報を通信インフラ情報生成部５１に送出する。
路側無線通信部３１は、休止状態にある場合、車載装置３との無線通信は停止される。また、路側無線通信部３１は、休止状態が解除されると、車載装置３との無線通信が可能となる。
通信インフラ情報生成部５１が生成する通信インフラ情報には、路側機アンテナ４１の位置座標に加え、無線通信の休止状態の期間（以下、スリープタイミングと称する）が含まれる。
図９は、第３実施形態に係る無線通信システム１における無線通信の見通し確保のための処理の流れを示すフロー図である。
インフラシステム５３は、路側機４のグローバル座標および標準時刻を取得し（ＳＴ５０１）、そのグローバル座標に基づき、路側機アンテナ４１の位置座標を算出する（ＳＴ５０２）。
次に、インフラシステム５３は、交通情報を取得し（ＳＴ５０３）、無線通信のスリープタイミングを設定する（ＳＴ５０４）。続いて、インフラシステム５３は、路側機アンテナ４１の位置座標および無線通信のスリープタイミングの情報を含む通信インフラ情報を生成し（Ｓ５０５）、その情報を車載装置３に対して送信する（ＳＴ５０６）。
車載装置３は、図６に示したステップＳＴ４０１−ＳＴ４０３とそれぞれ同様に、ステップＳＴ６０１−ＳＴ６０３を実行する。次に、車載装置３は、スリープタイミングの情報に基づき、通信対象となる路側機４が休止状態（スリープ中）であるか否かを判定する（ＳＴ６０４）。
そこで、車載装置３は、通信対象となる路側機４が休止状態にあると判定した場合（ＳＴ６０４：Ｙｅｓ）には、路側機４との接続処理を中止する。一方、車載装置３は、通信対象となる路側機４が休止状態にない（稼働状態にある）と判定した場合（ＳＴ６０４：Ｙｅｓ）には、図６に示したステップＳＴ４０４−ＳＴ４０９とそれぞれ同様に、ＳＴ６０５−ＳＴ６１０を実行する。ただし、ステップＳＴ６０８では、図６に示したステップＳＴ４０７のように、ビーコン信号の送信時刻との同期は必須ではない。
（第４実施形態）
図１０は、第４実施形態に係る無線通信システム１の機能ブロック図である。なお、第４実施形態に係る無線通信システム１について、以下で特に言及しない事項については、第１から第３実施形態のいずれかの場合と同様とする。また、第４実施形態に係る無線通信システム１に関し、第１から第３実施形態のいずれかに係る無線通信システム１と同様の構成要素については、同一の符号を付すことにより詳細な説明を省略する。
第４実施形態に係る交通情報取得部５４は、車両２の予定される走行経路における交通情報としてダイナミックマップを更に取得する。ダイナミックマップは、無線通信システム１の外部から提供される。例えば、ダイナミックマップは、地図データを提供する会社が運営するサーバ等からネットワーク６を介してインフラシステム５３に提供される。ダイナミックマップは、自動走行のための静的情報（例えば、路面情報、車線情報、及び建物の位置情報などの３次元地図情報）、準静的情報（例えば、交通規制の予定、道路工事予定、及び広域気象予報情報）、準動的情報（例えば、事故情報、渋滞情報、交通規制情報、及び狭域気象情報）、動的情報（例えば、周辺車両情報、歩行者情報、信号情報などのリアルタイム情報）が組み込まれたデジタル地図である。ただし、ダイナミックマップは、そのような静的情報、準静的情報、動的情報、及び動的情報に含まれる各情報の全てを必須とするものではなく、それらの情報の中から任意の情報が選択されることによって構成され得る。
通信インフラ情報生成部５１は、通信インフラ情報として、路側機アンテナ４１の位置座標を付加したダイナミックマップを生成する。また、通信インフラ情報生成部５１は、そのダイナミックマップを車載装置３に配信する。
図１１は、第４実施形態に係る無線通信システム１における無線通信の見通し確保のための処理の流れを示すフロー図である。
インフラシステム５３は、路側機４のグローバル座標を取得し（ＳＴ７０１）、そのグローバル座標に基づき、路側機アンテナ４１の位置座標を算出する（ＳＴ７０２）。
次に、インフラシステム５３は、交通情報を取得し（ＳＴ７０３）、ダイナミックマップに路側機アンテナ４１の位置座標を付加する（ＳＴ７０４）。さらに、インフラシステム５３は、そのダイナミックマップを車載装置３に配信する（ＳＴ７０５）。
車載装置３は、インフラシステム５３からダイナミックマップを受信すると（ＳＴ８０１：Ｙｅｓ）、３次元地図情報を更新する（ＳＴ８０２）。
次に、車載装置３は、車両２のグローバル座標を取得し、車載アンテナ２１の位置座標を算出する（ＳＴ８０３）。続いて、車載装置３は、車載アンテナ２１の位置座標および路側機アンテナ４１の位置座標に基づき、無線通信に関する見通し（ＬＯＳ）判定を行う（ＳＴ８０４）。
その後、車載装置３は、図３に示したステップＳＴ２０４−ＳＴ２０８とそれぞれ同様に、ＳＴ８０４−ＳＴ８０８を実行する。
（第５実施形態）
図１２は、第５実施形態に係る無線通信システム１における無線通信の見通し確保のための処理の流れを示すフロー図である。なお、第５実施形態に係る無線通信システム１について、以下で特に言及しない事項については、第１から第４実施形態のいずれかの場合と同様とする。また、第５実施形態に係る無線通信システム１に関し、第１から第４実施形態のいずれかに係る無線通信システム１と同様の構成要素については、同一の符号を付すことにより詳細な説明を省略する。
インフラシステム５３は、図６に示したステップＳＴ３０１−ＳＴ３０３とそれぞれ同様に、ステップＳＴ９０１−ＳＴ９０３を実行する。
次に、インフラシステム５３は、交通情報を取得し（ＳＴ９０４）、ダイナミックマップに路側機アンテナ４１の位置座標およびビーコン信号の送信タイミング（送信時刻）の情報を付加する（ＳＴ９０５）。さらに、インフラシステム５３は、そのダイナミックマップを車載装置３に配信する（ＳＴ９０６）。
車載装置３は、インフラシステム５３からダイナミックマップを受信すると（ＳＴ１００１：Ｙｅｓ）、図６に示したステップＳＴ４０２−ＳＴ４０９とそれぞれ同様に、ステップＳＴ１００２−ＳＴ１００９を実行する。
（第６実施形態）
図１３は、第６実施形態に係る無線通信システム１における無線通信の見通し確保のための処理の流れを示すフロー図である。なお、第６実施形態に係る無線通信システム１について、以下で特に言及しない事項については、第１から第５実施形態のいずれかの場合と同様とする。また、第６実施形態に係る無線通信システム１に関し、第１から第５実施形態のいずれかに係る無線通信システム１と同様の構成要素については、同一の符号を付すことにより詳細な説明を省略する。
インフラシステム５３は、図１２に示したステップＳＴ９０１−ＳＴ９０３とそれぞれ同様に、ステップＳＴ１１０１−ＳＴ１１０３を実行する。
次に、インフラシステム５３は、交通情報を取得し（ＳＴ１１０４）、無線通信のスリープタイミングを設定する（ＳＴ１１０５）。また、インフラシステム５３は、ダイナミックマップに路側機アンテナ４１の位置座標、ビーコン信号の送信タイミング（送信時刻）の情報、及び無線通信のスリープタイミングの情報を付加する（ＳＴ１１０６）。さらに、インフラシステム５３は、そのダイナミックマップを車載装置３に配信する（ＳＴ１１０７）。
車載装置３は、インフラシステム５３からダイナミックマップを受信すると（ＳＴ１２０１：Ｙｅｓ）、図１２に示したステップＳＴ１００２、ＳＴ１００３とそれぞれ同様に、ステップＳＴ１２０２、ＳＴ１２０３を実行する。
次に、車載装置３は、スリープタイミングの情報に基づき、通信対象となる路側機４が休止状態（スリープ中）であるか否かを判定し（ＳＴ１２０４）、その後、図９に示したステップＳＴ６０５−ＳＴ６１０とそれぞれ同様に、ステップＳＴ１２０５−ＳＴ１２１０を実行する。ただし、ステップＳＴ１２０８では、車載装置３は、路側機４からのビーコン信号の送信時刻と同期して路側機４との接続処理を実行する。
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、実施形態を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施形態にも適用できる。また、上記の実施形態で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施形態とすることも可能である。
例えば、無線通信システム１で用いられる移動体は、空港におけるシャトルバス（自動運転車）、ターミナルビル内の自律移動式のカート、港湾におけるフェリーへの積み込み用のトラック（自動運転車）、工場における資材および製材の運搬車などを用いてもよい。さらに、無線通信システム１で用いられる移動体は、ビル、オフィス、及び住宅における自律移動式の清掃ロボットや、セキュリティ監視ロボットなどであってもよい。
また、上述の実施形態において、車両２の走行経路に設置路側機４は、必ずしも常設される機器である必要はなく、一時的に設置された（すなわち、位置が確定された）可搬型の機器であってもよい。また、移動体に搭載された移動通信装置との通信を行う固定通信装置は、必ずしも路側機４に搭載される必要はない。例えば、固定通信装置は、ドローンなどの移動式の機器に搭載されてもよい。その場合、固定通信装置は、移動式の機器が一時的に設置された状態（すなわち、所定位置に停止した状態）において移動体（移動通信装置）との通信を行う。
本開示に係る無線通信システムおよび無線通信方法は、移動体に搭載された移動通信装置と、その移動体の移動経路に設置された固定通信装置との間の無線通信において、それらの見通し（ＬＯＳ）を確保可能とする効果を有し、移動体に搭載された移動通信装置と、その移動体の移動経路に設置された固定通信装置との間で無線通信を行う無線通信システムおよび無線通信方法などとして有用である。
１ ：無線通信システム
２ ：車両（移動体）
３ ：車載装置
４ ：路側機
５ ：情報配信装置
６ ：通信ネットワーク
１１：移動無線通信部（移動通信装置）
１２：座標・時刻取得部
１３：通信制御部（移動側通信制御部）
１４：地図情報管理部
１５：撮影部
１６：周辺認識部
１７：通信環境認識部（ＬＯＳ判定部）
１８：走行条件決定部
１９：車両制御部
２１：車載アンテナ
３１：路側無線通信部（固定通信装置）
３２：座標・時刻取得部
３３：通信管理部
４１：路側機アンテナ
５１：通信インフラ情報生成部
５２：情報配信部
５３：インフラシステム
５４：交通情報取得部
５５：通信インフラ管理部
６１：左車線
６２：右車線
１０２：他の車両

Claims (14)

  1. 移動体に搭載された移動通信装置と、その移動体の移動経路に設置された固定通信装置との間で無線通信を行う無線通信システムであって、
    前記固定通信装置の位置情報および前記移動通信装置の位置情報に基づき、前記移動通信装置と前記固定通信装置と間の見通しが確保されているか否かを判定するＬＯＳ判定部と、
    前記ＬＯＳ判定部により前記見通しが確保されていないと判定された場合、前記見通しを確保するための前記移動体の走行条件を決定する走行条件決定部と、
    を備える無線通信システム。
  2. 前記移動体に搭載され、前記固定通信装置に対する前記移動通信装置の接続処理を制御する移動側通信制御部を更に備え、
    前記移動側通信制御部は、前記ＬＯＳ判定部により前記見通しが確保されていると判定された場合にのみ前記接続処理を実行する、請求項１に記載の無線通信システム。
  3. 前記固定通信装置の位置情報は、前記固定通信装置が備えるアンテナの位置に基づく、請求項１または請求項２に記載の無線通信システム。
  4. 前記移動通信装置の位置情報は、前記移動通信装置の３次元地図情報における位置座標を含む、請求項１から請求項３のいずれかに記載の無線通信システム。
  5. 前記固定通信装置の位置情報は、前記固定通信装置の前記３次元地図情報における位置座標を含み、
    前記ＬＯＳ判定部は、前記固定通信装置の前記位置座標および前記移動通信装置の前記位置座標を結ぶ直線上に他の物体が存在する場合、前記見通しが確保されていないと判定する、請求項４に記載の無線通信システム。
  6. 前記移動体に搭載され、前記固定通信装置を撮影することにより撮影画像を生成する撮影部を更に備え、
    前記ＬＯＳ判定部は、前記撮影画像に基づき、前記移動通信装置と前記固定通信装置と間の見通しが確保されているか否かを判定する、請求項１から請求項５のいずれかに記載の無線通信システム。
  7. 前記固定通信装置の位置情報は、前記アンテナと共に設置された道標の位置に基づく、請求項３に記載の無線通信システム。
  8. 前記移動体は、自動運転車であり、前記走行条件は、前記自動運転車の速度、その前方を走行する他の車両との車間距離、及び走行中の車線のうち少なくとも１つ以上を含む、請求項１から請求項７のいずれかに記載の無線通信システム。
  9. 前記固定通信装置は、所定周期で周囲にビーコン信号を送信し、
    前記ビーコン信号の送信タイミングを設定するビーコン制御部を更に備え、
    前記移動側通信制御部は、前記ビーコン信号の前記送信タイミングに同期させるように、前記固定通信装置に対する前記移動通信装置の接続処理を制御する、請求項２に記載の無線通信システム。
  10. 前記固定通信装置を休止状態とするスリープ制御部を更に備え、
    前記ＬＯＳ判定部は、前記固定通信装置が休止状態にある場合、前記判定を中止する、請求項２または請求項９に記載の無線通信システム。
  11. 前記移動側通信制御部は、前記ビーコン信号の送信タイミングの情報を、当該無線通信システムの外部から提供されたダイナミックマップと共に取得する、請求項９に記載の無線通信システム。
  12. 前記移動側通信制御部は、前記移動通信装置が休止状態にあるか否かの情報を、当該無線通信システムの外部から提供されたダイナミックマップと共に取得する、請求項１０に記載の無線通信システム。
  13. 前記移動通信装置は、前記移動通信装置の位置情報を、当該無線通信システムの外部から提供されたダイナミックマップと共に取得する、請求項１から請求項１２のいずれかに記載の無線通信システム。
  14. 移動体に搭載された移動通信装置と、その移動体の移動経路に設置された固定通信装置との間で無線通信を行う無線通信方法であって、
    前記固定通信装置の位置情報および前記移動通信装置の位置情報に基づき、前記移動通信装置と前記固定通信装置と間の見通しが確保されているか否かを判定し、
    前記見通しが確保されていないと判定された場合、前記見通しを確保するために前記移動体の走行条件を決定する、無線通信方法。
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