JP3860161B2 - Packet flooding relay collision prevention system - Google Patents

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Description

本発明は、一定範囲内に存在するすべての車両の位置、速度、その時刻等の車両情報をできるだけ全車両に伝達するようにして車両衝突を未然に防ぐ衝突予防システムの技術分野に属する。   The present invention belongs to the technical field of a collision prevention system that prevents vehicle collision in advance by transmitting vehicle information such as the position, speed, and time of all vehicles existing within a certain range to all vehicles as much as possible.

車両事故による死亡者数が年間8000人あまりに達している現在、車両の位置情報、速度情報を定期的に無線で周辺車両に通知し、相互の位置関係を運転者に知らせることにより車両衝突を未然に防ぐ衝突予防システムが注目を集めている。この車両衝突予防システムでは、自車両の位置情報、速度情報を周辺車両に確実かつリアルタイムに伝達させることが重要となる。しかし無線通信の性質上、市街地では建造物によるシャドーイングによりパケットの受信が困難な場所があることや、車両密度が高い環境ではパケット衝突によるパケットロスが生じるという問題が存在する。従って、衝突予防システムの実用化に際しては、市街地のような障害物が多く、車両密度の高い環境下でもパケットを周辺車両に確実に伝達させる方法が必要である。   Currently, the number of deaths due to vehicle accidents has reached over 8,000 people a year. Vehicle location information and speed information are regularly communicated wirelessly to neighboring vehicles, and the vehicle's collision can be prevented by notifying the driver of the mutual positional relationship. Anti-collision prevention systems are attracting attention. In this vehicle collision prevention system, it is important to reliably transmit the position information and speed information of the host vehicle to surrounding vehicles in real time. However, due to the nature of wireless communication, there are problems that there are places where it is difficult to receive packets due to shadowing by buildings in urban areas, and packet loss due to packet collisions occurs in an environment where the vehicle density is high. Therefore, when the collision prevention system is put into practical use, there is a lot of obstacles such as urban areas, and a method for reliably transmitting packets to surrounding vehicles even in an environment with a high vehicle density is necessary.

車車間通信のパケット伝達率を高める手段として、無線周波数帯としてミリ波ではなく5.8GHzを用いて電波の回折を利用する方法(非特許文献1参照)と、車両間でアドホックネットワークを構築し、パケットの中継処理を利用する方法が提案されている。アドホックネットワークを用いる方法に着目すると、パケットのフラッディングは無線帯域を圧迫し、特に局密度が高いときにはブロードキャストストーム問題により、パケットの伝達率が著しく下がることが知られている。このため、市街地のような高車両密度環境下でアドホックネットワークによるパケットフラッディングを実施する場合には、効率よくパケットを伝搬させるフラッディング中継制御方式が重要課題となる。   As a means to increase the packet transmission rate of inter-vehicle communication, a method using radio wave diffraction using 5.8 GHz instead of millimeter waves as a radio frequency band (see Non-Patent Document 1) and an ad hoc network between vehicles are constructed. A method using packet relay processing has been proposed. Paying attention to a method using an ad hoc network, it is known that flooding of a packet presses down on a radio band, and particularly when the station density is high, the transmission rate of the packet is significantly lowered due to a broadcast storm problem. For this reason, when performing packet flooding by an ad hoc network in a high vehicle density environment such as an urban area, a flooding relay control method that efficiently propagates packets becomes an important issue.

車車間通信向けのフラッディング中継制御方式として、パケット受信に成功した車両からのACK確認を行い、ACKが確認できなかった場合、その車両に最も近い車両に中継依頼してパケットを再送する方法と、パケットの受信電力あるいは所望波電力対干渉波電力比が閾値から一定の範囲内であれば自立的にパケット中継を判断する方法が提案されている(非特許文献2参照)。   As a flooding relay control method for vehicle-to-vehicle communication, ACK confirmation from a vehicle that has successfully received a packet is performed, and if ACK is not confirmed, a relay request is made to the vehicle nearest to the vehicle, and the packet is retransmitted. There has been proposed a method for autonomously determining packet relay if the received power of a packet or the ratio of desired wave power to interference wave power is within a certain range from a threshold (see Non-Patent Document 2).

また、自車両と他車両の進行方向をベクトルとして扱い、自車両と同じ道路を走行する車両とそれ以外の車両にクラス分けする方法が提案されている(非特許文献3参照)。
森岡裕一、曽田敏弘、中川正雄、「見通し外交差点におけるDGPSと車々間通信を利用した衝突予防システム」、電子情報通信学会技術報告ITS2000−4、2000年5月、p.19−24 島津義嗣、村田英一、吉田進、「ITS車々間通信における自律的パケット中継制御法」、電子情報通信学会論文誌B、1999年11月、Vol.J82−B No.11、p.2018−2025 山田健太郎、Min−Te Sun、Wuchi Feng、Ten H Lai、岡田博美、「車載機器間通信におけるGPSを用いたブロードキャスティングプロトコル」、電子情報通信学会技術報告 DSP99−161、SAT99−116、RCS99−166、2000年1月、p.61−68
Further, a method has been proposed in which the traveling directions of the host vehicle and other vehicles are treated as vectors, and the vehicle is classified into a vehicle traveling on the same road as the host vehicle and other vehicles (see Non-Patent Document 3).
Yuichi Morioka, Toshihiro Hamada, Masao Nakagawa, “A Collision Prevention System Using DGPS and Inter-Vehicle Communication at Out-of-Line Intersection”, IEICE Technical Report ITS2000-4, May 2000, p. 19-24 Yoshitsugu Shimazu, Eiichi Murata, Susumu Yoshida, “Autonomous Packet Relay Control Method in ITS Inter-Vehicle Communication”, IEICE Transactions B, November 1999, Vol. J82-B No. 11, p. 2018-2025 Kentaro Yamada, Min-Te Sun, Wuchi Feng, Ten H Lai, Hiromi Okada, “Broadcasting Protocol Using GPS for In-Vehicle Communication”, IEICE Technical Report DSP99-161, SAT99-116, RCS99-166 , January 2000, p. 61-68

しかしながら、市街地のように多数の道路が交差しており、かつ車両密度が高い環境では、いずれの方法を用いてもパケット中継車両が多数存在しうる。衝突予防システムのように、例えば全車両が100ms程度の周期で位置情報を含んだパケットを送信するような場合、無線帯域の圧迫によるパケット伝達率の低下は避けられない問題となる。   However, in an environment where a large number of roads intersect with each other as in an urban area and the vehicle density is high, a large number of packet relay vehicles can exist regardless of which method is used. As in the collision prevention system, for example, when all vehicles transmit packets including position information at a cycle of about 100 ms, a decrease in packet transmission rate due to compression of the radio band becomes an unavoidable problem.

本発明は、このような問題を解決することを課題とする。
本発明は、市街地のように車両密度の高い環境において特に効果がある衝突予防システム向けの中継によるパケットフラッディングシステムである。
本発明システムでは、各車両が位置情報、速度情報、進行方向、時刻情報をもとに、中継ポイントを複数箇所算出し、その中継ポイントに最も近い車両を指定してパケットの中継処理をさせるというものである。本発明システムによれば、車両密度にかかわらずパケットの中継車両の台数は設定した中継ポイント数以下に抑えられるため、効果的にパケットフラッディングを行うことが可能となる。
An object of the present invention is to solve such a problem.
The present invention is a relayed packet flooding system for a collision prevention system that is particularly effective in an environment with a high vehicle density such as an urban area.
In the system of the present invention, each vehicle calculates a plurality of relay points based on position information, speed information, traveling direction, and time information, and specifies the vehicle closest to the relay point to perform packet relay processing. Is. According to the system of the present invention, the number of packet relay vehicles can be suppressed below the set number of relay points regardless of the vehicle density, so that packet flooding can be performed effectively.

上記の課題を解決するために、本発明のパケットフラッディング中継衝突予防システムの第1の構成は、各車両に搭載されるべき下記の各手段を具備することを特徴とする。
(イ)予め定めた一定距離を走行する毎に衝突予防パケットを送信し、また、他車の送信する衝突予防パケットを受信するとともに、受信した衝突予防パケット中に自車アドレスが含まれており且つ該パケットの既中継回数が制限数未満の場合には、直ちに該パケットの中継処理を行う送受信手段
(ロ)自車の位置情報、速度情報、進行方向、時刻情報と、後記(ヘ)の中継車両候補保存テーブルの中継点毎の第1位の中継車両アドレスと、中継回数カウンタとを含む送信パケット(衝突予防パケット)を生成し、前記送受信部へ送る衝突予防パケット生成手段
(ハ)自車の次回送信地点を中心とする電波有効距離範囲内で、自車送信の衝突予防パケットを中継させる中継車両を選定するための基準地点となる中継ポイントを複数箇所設定する中継ポイント設定手段
(ニ)前記送受信手段で、衝突予防パケットを直接受信した1又は複数の他車の位置情報、速度情報、進行方向、時刻情報から、自車の次回送信時における前記各他車の位置を算出する他車位置算出手段
(ホ)前記各中継ポイントと前記各他車位置間の距離を算出する距離算出手段
(ヘ)各中継ポイント毎に、中継ポイントと前記各他車位置間の距離が近い順に、第1位から予め定めた順位までの車両アドレスを保存する中継車両候補保存テーブル
In order to solve the above problems, the first configuration of the packet flooding relay collision prevention system of the present invention is characterized by comprising the following means to be mounted on each vehicle.
(B) A collision prevention packet is transmitted every time the vehicle travels a predetermined distance, and a collision prevention packet transmitted by another vehicle is received, and the received vehicle collision prevention packet includes the own vehicle address. In addition, when the number of relays of the packet is less than the limit number, transmission / reception means that immediately relays the packet. (B) Location information, speed information, traveling direction, time information of the vehicle, and (f) Collision prevention packet generation means that generates a transmission packet (collision prevention packet) including the first relay vehicle address for each relay point in the relay vehicle candidate storage table and a relay number counter and sends the packet to the transmission / reception unit. Set multiple relay points that serve as reference points for selecting a relay vehicle that relays the collision prevention packet transmitted by the vehicle within the effective radio wave distance range centered on the next transmission point of the car (D) From the position information, speed information, traveling direction, and time information of one or more other vehicles that directly received the collision prevention packet by the transmission / reception means, Other vehicle position calculation means for calculating the position of the vehicle (e) Distance calculation means for calculating the distance between each relay point and each other vehicle position (f) For each relay point, the relay point and each other vehicle position Relay vehicle candidate storage table that stores vehicle addresses from the first rank to a predetermined rank in order of increasing distance between them.

第2の構成は、前記第1の構成の(イ)の送受信手段に代えて、予め定めた一定時間を経過する毎に衝突予防パケットを送信し、また、他車の送信する衝突予防パケットを受信するとともに、受信した衝突予防パケット中に自車アドレスが含まれており且つ該パケットの既中継回数が制限数未満の場合には、直ちに該パケットの中継処理を行う送受信手段、としたことを特徴とするパケットフラッディング中継衝突予防システムである。
図1は、上記の手段構成を示すブロック図である。
In the second configuration, instead of the transmission / reception means (a) of the first configuration, a collision prevention packet is transmitted every time a predetermined time elapses, and a collision prevention packet transmitted by another vehicle is transmitted. In addition to receiving, when the own vehicle address is included in the received collision prevention packet and the number of relays of the packet is less than the limit number, a transmission / reception unit that immediately relays the packet is used. This is a feature of a packet flooding relay collision prevention system.
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the above means.

以上の各手段を具備することにより、各車両は、中継ポイント設定手段3によって、自車の次回送信地点を中心とする電波有効距離範囲内で、複数箇所の中継ポイントを設定し、一方、他車位置算出手段4によって、送受信部1が衝突予防パケットを直接受信した1又は複数の他車の位置情報、速度情報、進行方向、時刻情報から自車の次回送信時点における他車の位置を他車位置算出手段4によって算出し、この他車位置と中継ポイント間の距離を距離算出手段5によって算出し、各中継ポイント毎に、中継ポイントと前記各他車位置間の距離が近い順に、予め定めた順位までの車両アドレスをテーブルに保存する。   By providing each of the above means, each vehicle sets a plurality of relay points within the effective radio wave distance range centered on the next transmission point of the own vehicle by the relay point setting means 3. By the vehicle position calculation means 4, the position of the other vehicle at the next transmission time of the own vehicle is determined from the position information, speed information, traveling direction, and time information of one or more other vehicles from which the transmission / reception unit 1 directly received the collision prevention packet Calculated by the vehicle position calculation means 4, and the distance between the other vehicle position and the relay point is calculated by the distance calculation means 5, and for each relay point, the distance between the relay point and each other vehicle position is increased in advance in advance. The vehicle addresses up to a predetermined order are stored in a table.

そして、衝突予防パケット送信時には、各中継ポイントについて一定の順序で中継車両を決定していく。ある中継ポイントの第1中継車両候補が、他の中継ポイントの中継車両と重なったときには第2位以下の中継車両候補の中から中継局を選出する。この車両アドレスを衝突予防パケット生成手段2により衝突予防パケットに入れることにより中継車両として指定する。
従って、中継車両数は、予め定めた中継ポイントの数に抑えるだけではなく、各車両ごとに中継局として指定される車両は異なるため、負荷の集中を回避することも可能となる。
And at the time of collision prevention packet transmission, a relay vehicle is determined in a fixed order about each relay point. When a first relay vehicle candidate at a certain relay point overlaps with a relay vehicle at another relay point, a relay station is selected from the second and lower relay vehicle candidates. This vehicle address is designated as a relay vehicle by putting it in the collision prevention packet by the collision prevention packet generation means 2.
Therefore, the number of relay vehicles is not only limited to a predetermined number of relay points, but also the vehicle designated as a relay station differs for each vehicle, so it is possible to avoid load concentration.

また、自車が受信した衝突予防パケット中に自車アドレスが含まれていた場合には、自車が中継車両として指定されていることになるのでそのパケットの中継回数が制限未満の場合には、受信した衝突予防パケットを中継処理手段13により直ちに中継処理する。   Also, if the vehicle address is included in the collision prevention packet received by the vehicle, the vehicle is designated as a relay vehicle, so if the number of relays of the packet is less than the limit The received collision prevention packet is immediately relayed by the relay processing means 13.

この中継処理は、自車の一定距離走行毎或いは一定時間経過毎に送信する送信タイミングとは別に、受信した衝突予防パケットをそのまま直ちに送信する。この際パケット中の中継ホップ数カウンタを1つ加算する。これにより、衝突予防パケットを受信した車両はそのパケットが何回中継されて来たものであるかが分かる。従って、予め定めた回数だけ中継されたパケットは以後中継しないようにすることができる。   In this relay process, the received collision prevention packet is immediately transmitted as it is, separately from the transmission timing transmitted every time the vehicle travels a certain distance or every certain period of time. At this time, the relay hop count counter in the packet is incremented by one. Thus, the vehicle that has received the collision prevention packet knows how many times the packet has been relayed. Therefore, a packet relayed a predetermined number of times can be prevented from being relayed thereafter.

このように、1つの車両の位置情報、速度情報、進行方向、時刻情報(これらをまとめて車両情報という)を、指定した中継車両により、所定の中継回数までの中継を許容することにより、自車からは、遠くて電波が届かない所に居る車両或いは、近くには居るが建造物等が障害となって電波が届かない車両へも自車の車両情報が届くことになる。換言すれば、遠い所に居るか、或いは障害物があるため自車へ電波が届かない車両の情報が、自車へ電波が届く車両を介して自車へ届くということである。
こうして、車両相互に、自車の周囲に存在する他車の位置情報、速度情報、時刻情報を知ることにより衝突を予防することができる。
As described above, the position information, speed information, traveling direction, and time information (collectively referred to as vehicle information) of one vehicle are allowed to be relayed up to a predetermined number of relay times by a designated relay vehicle. From the car, the vehicle information of the vehicle is delivered to a vehicle that is far away from where the radio waves do not reach, or a vehicle that is nearby but does not reach the radio waves due to an obstacle in the building. In other words, information on a vehicle that is far away or does not receive radio waves due to obstacles reaches the vehicle through a vehicle that receives radio waves.
Thus, a collision can be prevented by knowing the position information, speed information, and time information of other vehicles around the own vehicle.

以上説明したように、本発明システムでは、他車の衝突予防パケットを受信した車両が無制限に中継処理をするのではなく、衝突予防パケット送信時に、予め定めた中継点と同数の指定された車両だけに中継処理を行わせ且つ中継ポイント同士で重複して指定しないようにするとともに、同一衝突予防パケットについての中継回数を予め定めた回数に制限するようにしているので、市街地のように車両密度の高い環境下にあってもブロードキャストストーム問題を回避しつつ高いパケット到達率(パケット伝達率とも言う)を実現できるという利点がある。   As described above, in the system of the present invention, a vehicle that has received a collision prevention packet of another vehicle does not perform unlimited relay processing, but the same number of designated vehicles as a predetermined relay point at the time of collision prevention packet transmission. Only the relay processing is performed and the relay points are not specified redundantly, and the number of relays for the same collision prevention packet is limited to a predetermined number. There is an advantage that a high packet arrival rate (also referred to as a packet transmission rate) can be realized while avoiding the broadcast storm problem even in a high environment.

本発明の実施に当たっては、中継ポイントの数と位置をどのように設定するかという点、或る1つの衝突予防パケットの中継回数を何回まで許容するかという点、システムの機器構成をどのようにするかという点が考慮されることとなる。
まず、中継ポイントの位置をどのようにするかという点については、本発明システムの課題が車両密度の高い環境下にあってブロードキャストストームを回避して高いパケット伝達率を実現しようとすることから場面としては市街地が考えられる。市街地の場合、多くは建造物が立ち並ぶ中で直交(交差)する道路網上を車両が走行するのが一般的である。
In practicing the present invention, how to set the number and position of relay points, how many relay times a certain collision prevention packet is allowed, and how to configure the system configuration of the system It will be taken into consideration.
First, as to how to position the relay point, the problem of the system of the present invention is that it is in an environment where the vehicle density is high and a high packet transmission rate is achieved by avoiding broadcast storm. As an urban area. In the case of an urban area, in many cases, a vehicle generally travels on a road network that is orthogonal (intersect) with buildings.

即ち、交差点近くでは、周囲に存在する車両は自車の前後方向と左右方向に近い方向に存在することになる。従って、中継ポイントも自車の進行方向の前後と左右方向に設定するのが典型例の1つであろう。各方向での中継ポイントを何箇所にするかについては、諸条件を設定したシミュレーションにより、充分な衝突予防の実効を挙げ得るパケット伝達率を達成し得る数を選定するのが望ましい。
また、中継回数の制限についても、前記同様シミュレーションによって適切な回数を見出すのが望ましい。
That is, in the vicinity of the intersection, the vehicles existing in the vicinity are present in the direction close to the front-rear direction and the left-right direction of the own vehicle. Therefore, one typical example would be to set the relay points in the front and rear direction and the left and right direction in the traveling direction of the vehicle. As for how many relay points in each direction are used, it is desirable to select a number that can achieve a packet transmission rate that can achieve the effect of sufficient collision prevention by a simulation in which various conditions are set.
As for the limit of the number of relays, it is desirable to find an appropriate number of times by the same simulation as described above.

次に、システムを構成する機器については、特許請求の範囲においては、機能ブロック別に区分してあるが、具体的なハードの構成がこの区分通りである必要はなく、コンピュータ処理の可能な部分については1つのコンピュータとソフトウェアとによって、順次或いは並行して各機能を実現するよう構成するのが最良の形態と考えられる。   Next, the devices constituting the system are classified according to functional blocks in the claims, but the specific hardware configuration does not have to be according to this division. It is considered to be the best mode that each function is realized by one computer and software sequentially or in parallel.

図2に中継ポイント設定の実施例を示す。
車両11は予め定めた一定距離(例えば2.5m)を走行する毎に、或るいは、速度が2.5m/s以下の場合には1秒毎に衝突予防パケットを送信する。
進行中の車両11が次回送信時にO点に居るとする。このO点を中心として電波有効距離rを半径とする円内で、中継ポイントを中継ポイント設定手段3により設定している。前方にPf1、Pf2の2点、後方にPb1、Pb2の2点、左方にPl、右方にPrの各1点で合計6箇所である。O点から各中継ポイントまでの距離は、Pf2、Pb2の各点がr/3、Pf1、Pb1、Pl、Prの各点が2r/3である。
FIG. 2 shows an example of relay point setting.
Every time the vehicle 11 travels a predetermined distance (for example, 2.5 m), or when the speed is 2.5 m / s or less, a collision prevention packet is transmitted every second.
Assume that the vehicle 11 in progress is at point O at the next transmission. A relay point is set by the relay point setting means 3 within a circle centered on the point O and having a radio wave effective distance r as a radius. There are 6 points in total: 2 points Pf1 and Pf2 on the front, 2 points Pb1 and Pb2 on the rear, 1 point on the left and 1 point on the right and Pr on the right. The distance from the point O to each relay point is r / 3 for each point of Pf2, Pb2, and 2r / 3 for each point of Pf1, Pb1, Pl, Pr.

次回衝突予防パケット送信予定時刻に、Pf1、Pf2、Pb1、Pb2、Pr、Plの各地点から最も近い位置に存在していると予測される車両が次回の衝突予防パケット中継車両に選出される。中継ポイント毎に車両−中継ポイント間の距離が近い順に上位6候補まで車両情報をテーブルに保存しておく。衝突予防パケット送信時には、Pf1、Pb1、Pf2、Pb2、Pr、Plの順に中継車両を決定していく。ある中継ポイントの第1中継車両候補が、他の中継ポイントの中継車両と重なった時には、第2〜第6中継車両候補の中から中継局を選出する。
本発明システムによれば、パケット中継車両を6台以下に抑えるだけではなく、各車両毎に中継局として指定される車両は異なるため、負荷の集中を回避することも可能となる。
At the next collision prevention packet transmission scheduled time, a vehicle that is predicted to be present at the nearest position from each of Pf1, Pf2, Pb1, Pb2, Pr, and Pl is selected as the next collision prevention packet relay vehicle. For each relay point, vehicle information is stored in a table up to the top six candidates in order of increasing distance between the vehicle and the relay point. When transmitting a collision prevention packet, relay vehicles are determined in the order of Pf1, Pb1, Pf2, Pb2, Pr, and Pl. When a first relay vehicle candidate at a certain relay point overlaps with a relay vehicle at another relay point, a relay station is selected from the second to sixth relay vehicle candidates.
According to the system of the present invention, not only the number of packet relay vehicles is limited to 6 or less, but also the vehicle designated as a relay station is different for each vehicle, so it is possible to avoid load concentration.

図3は、電波有効距離内にある車両12が送信した衝突予防パケットを車両11が直接受信したときの様子を示している。
車両11が衝突予防パケットを受信した時(時刻T1)、自車(車両11)が衝突予防パケットを次回送信する予定時刻T2に、車両12が何処に位置しているかを他車位置算出手段4によって算出する。
FIG. 3 shows a state where the vehicle 11 directly receives the collision prevention packet transmitted by the vehicle 12 within the radio wave effective distance.
When the vehicle 11 receives the collision prevention packet (time T1), the other vehicle position calculation means 4 determines where the vehicle 12 is located at the scheduled time T2 when the own vehicle (vehicle 11) transmits the collision prevention packet next time. Calculated by

その結果、車両12が、車両11の次の送信予定時刻T2にP点に存在したとする。そこで、P点から中継ポイントPf1、Pf2、Pb1、Pb2、Pr、Plまでの距離を距離算出手段5によって算出し、それが中継ポイント毎に、中継車両候補存在テーブル6に保存されている上位6候補以内であれば、中継車両候補保存テーブル6を更新する。次回送信時には、この更新された保存テーブルによって中継車両が指定されることになる。
以上の衝突予防受信処理は、中継されずに直接受信したパケットについてのみ行う。
As a result, it is assumed that the vehicle 12 exists at point P at the next scheduled transmission time T2 of the vehicle 11. Therefore, the distances from the point P to the relay points Pf1, Pf2, Pb1, Pb2, Pr, Pl are calculated by the distance calculation means 5, and this is the top 6 stored in the relay vehicle candidate existence table 6 for each relay point. If it is within the candidates, the relay vehicle candidate storage table 6 is updated. At the next transmission, the relay vehicle is designated by the updated storage table.
The above collision prevention reception processing is performed only for packets received directly without being relayed.

あるパケットについて電波に乗って伝搬した回数を中継数(或いは中継回数)と定義すれば、前記衝突予防受信処理は中継数が1つのパケットについてのみ行うということである。今、中継数が5まで許容されているとするならば、受信した衝突予防パケットの中継数が1〜4で、自車アドレスが含まれている場合には直ちに、受信した衝突予防パケットを中継処理する。受信した衝突予防パケットの中継数がすでに5になっている場合は、中継処理は行わずそのパケットを破棄する。   If the number of times that a packet has propagated on a radio wave is defined as the number of relays (or the number of relays), the collision prevention reception process is performed only for packets with one relay number. If it is assumed that the number of relays is allowed up to 5, if the number of relays of the received collision prevention packet is 1 to 4 and the own vehicle address is included, the received collision prevention packet is relayed immediately. Process. If the number of relays of the received collision prevention packet is already 5, the relay process is not performed and the packet is discarded.

また、中継車両候補保存テーブル6に保存されている車両に関しては、それらからの次回衝突予防パケット受信期限を設けておき、期限を過ぎても当該車両からの衝突予防パケットの受信が無かった場合には中継車両候補から削除する。   In addition, for vehicles stored in the relay vehicle candidate storage table 6, the next collision prevention packet reception deadline is set, and when the collision prevention packet is not received from the vehicle even after the deadline has passed. Is deleted from the relay vehicle candidate.

次に、本発明システムのシミュレーションによる評価について説明する。
シミュレーションとしてはNS2を用い、シミュレーションモデルとしては図4に示すマンハッタンモデルを想定する。412m四方のエリアに、1車線6mの2車線道路が100m間隔で東西、南北に伸びている。この道路上に車両を乱数により配置する。
図中の偶数番号の道路に配置された車両は40km/hで走行させ、奇数番号の道路に配置された車両は80km/hで走行させる。交差点に差し掛かった車両は一定の確率により右折、左折を行わせる。
Next, evaluation by simulation of the system of the present invention will be described.
NS2 is used as a simulation, and a Manhattan model shown in FIG. 4 is assumed as a simulation model. In a 412m square area, a two-lane road with a lane of 6m extends east-west and north-south at 100m intervals. Vehicles are placed on this road with random numbers.
Vehicles arranged on even-numbered roads in the figure travel at 40 km / h, and vehicles arranged on odd-numbered roads travel at 80 km / h. A vehicle that has approached the intersection turns right or left with a certain probability.

シミュレーションモデルの交差点拡大図を図5に示す。
交差点から100m離れた車両同士が互いを認識できることが衝突予防システムの十分条件とすると、パケット送信車両から半径140m以内に位置する車両が衝突予防対象車両となる。道路から14m以上離れているエリア(図5における障害物)は電波の完全吸収体とし、障害物に触れた電波はその先に存在する車両には届かないとする。
An enlarged view of the intersection of the simulation model is shown in FIG.
If it is a sufficient condition for the collision prevention system that vehicles 100 m away from the intersection can recognize each other, a vehicle located within a radius of 140 m from the packet transmission vehicle is a collision prevention target vehicle. It is assumed that an area 14 meters or more away from the road (obstacle in FIG. 5) is a complete absorber of radio waves, and radio waves that touch the obstacle do not reach vehicles ahead.

この14mという値は、市街地での電波伝搬実験において交差点から40m離れた車両同士はほぼ100%通信が成功した測定結果を元に定めた。電波有効距離を80mとすると、140m離れた位置に存在する車両にパケットを伝達するためには、最低でも2台の車両が中継処理しないと到達できないことになる。   The value of 14 m was determined based on a measurement result in which communication between vehicles 40 m away from an intersection in a radio wave propagation experiment in an urban area was almost 100% successful. When the radio wave effective distance is 80 m, in order to transmit a packet to a vehicle located 140 m away, it cannot be reached unless at least two vehicles are relayed.

車両台数200台、800台のケースについて、シミュレーションを行う。
図6にシミュレーションモデルの諸元を記す。無線通信としてIEEE802.11bの無線LANの使用を想定している。
A simulation is performed for cases of 200 and 800 vehicles.
FIG. 6 shows the specifications of the simulation model. It is assumed that a wireless LAN of IEEE802.11b is used as wireless communication.

このようなシミュレーションモデルについて、シミュレーション期間内に各車両が送信する全ての衝突予防パケットについて、パケット受信率を求めた。得られた結果の平均値を図7に記す。
同図は、衝突予防パケット送信時に、送信局から一定の距離範囲に存在していた車両の何%が当該パケットを受信できたかを示している。本発明システムの比較対象としてピュアフラッディング(pure flooding)を取り上げている。図7における車両数200および車両数800での値を図8および図9にそれぞれグラフ化して記す。
For such a simulation model, the packet reception rate was obtained for all collision prevention packets transmitted by each vehicle within the simulation period. The average value of the obtained results is shown in FIG.
The figure shows what percentage of the vehicles that existed within a certain distance range from the transmitting station at the time of transmitting the collision prevention packet could receive the packet. Pure flooding is taken up as a comparison object of the system of the present invention. The values at the number of vehicles 200 and the number of vehicles 800 in FIG. 7 are shown as graphs in FIGS. 8 and 9, respectively.

図8より電波有効距離である80mまでは本発明システムは高いパケット受信率を示しているが、電波有効距離を境にパケット受信率が落ち込んでいることが分かる。この原因は、中継局として指定した車両が、パケットの衝突により受信失敗したことや、交差点の中央近辺に存在する車両を中継局として選択できない場合があったことにある。中継車両は6台以下に抑えているため、中継車両がパケット受信に失敗すると、それより遠方に存在する車両にはパケットが届きにくくなる。   FIG. 8 shows that the system of the present invention shows a high packet reception rate up to 80 m, which is an effective radio wave distance, but the packet reception rate has dropped from the effective radio wave distance. This is because a vehicle designated as a relay station failed to receive due to a packet collision, or a vehicle existing near the center of an intersection could not be selected as a relay station. Since the number of relay vehicles is limited to 6 or less, if the relay vehicle fails to receive a packet, it becomes difficult for the packet to reach a vehicle located farther away.

また、車両数200台のモデルでは平均車両間隔は41.2mとなるので、各車両が理想とする中継ポイントから離れた場所に位置する車両を中継車両に指定してしまい、障害物を回り込んでパケットを伝搬させることに失敗する確率が高くなっている。   In the model with 200 vehicles, the average vehicle interval is 41.2 m, so each vehicle is designated as a relay vehicle at a location away from the ideal relay point, and an obstacle is wrapped around. The probability of failing to propagate a packet is high.

図9より車両数800台の場合も車両数200台の場合と同様、電波有効範囲を境にパケット受信率が落ち込んでいるが、ピュアフラッディング(pure flooding)に比べて高い受信率となっていることが分かる。車両数800台のモデルでは、平均車両距離は10.3mとなり、理想とする中継ポイントに近い位置に車両が存在する確率は高い。しかし車両数200台のモデルに比べて車両密度が高く、パケット衝突により中継局がパケット受信に失敗する確率が高くなるため電波有効距離以降の車両に対する受信率が低下している。 As shown in FIG. 9, the packet reception rate declines when the number of vehicles is 800 as well as the number of vehicles is 200. However, the reception rate is higher than that of pure flooding. I understand that. In the model with 800 vehicles, the average vehicle distance is 10.3 m, and there is a high probability that the vehicle is present at a position near the ideal relay point. However, the vehicle density is higher than that of the model with 200 vehicles, and the probability that the relay station fails to receive a packet due to packet collision increases. Therefore, the reception rate for vehicles after the radio wave effective distance decreases.

ピュアフラッディング(pure flooding)は車両密度がパケット受信率に大きな影響を与えているのに対して、本発明システムは車両密度にさほど大きな影響は受けず、特に80m以内の車両については高いパケット受信率を示している。これは市街地での衝突予防システムでの利用に有効である。   In the case of pure flooding, the vehicle density has a great influence on the packet reception rate, whereas the system of the present invention does not have a great influence on the vehicle density, especially for vehicles within 80 m. Is shown. This is effective for use in an urban collision prevention system.

本発明システムの構成と各車両情報取得手段を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of this invention system, and each vehicle information acquisition means. 本発明システムにおける中継ポイント設定の実施例の説明図である。It is explanatory drawing of the Example of the relay point setting in this invention system. 本発明システムにおいて、電波有効距離内の車両から直接受信し、自車の次回送信時における相手車両の位置を算出するための説明図である。In this invention system, it is explanatory drawing for calculating the position of the other party vehicle at the time of the next transmission of the own vehicle received directly from the radio wave effective distance. 本発明システムの評価シミュレーションで用いた街路モデルであるハッタンモデルである。It is a Hattan model which is a street model used in evaluation simulation of the system of the present invention. 図4のマンハッタンモデルの交差点の拡大図である。It is an enlarged view of the intersection of the Manhattan model of FIG. 本発明システムの評価シミュレーションを行った際のシミュレーションモデルの諸元を示す図である。It is a figure which shows the specification of the simulation model at the time of performing the evaluation simulation of this invention system. 本発明システムのシミュレーション期間内に各車両が送信するすべての衝突予防パケットについて求めたパケット受信率の平均値を示す図である。車両数は200台の場合と800台の場合である。It is a figure which shows the average value of the packet reception rate calculated | required about all the collision prevention packets which each vehicle transmits within the simulation period of this invention system. The number of vehicles is 200 and 800. 図7の車両数200台の場合のデータを、ピュアフラッディングの場合のデータと比較してグラフ化した図である。It is the figure which compared the data in the case of 200 vehicles of FIG. 7 with the data in the case of pure flooding, and was made into the graph. 図7の車両数800台の場合のデータを、ピュアフラッディングの場合のデータと比較してグラフ化した図である。It is the figure which compared the data in the case of the number of vehicles of FIG. 7 with the data in the case of pure flooding, and was made into the graph.

符号の説明Explanation of symbols

1 送受信部
2 衝突予防パケット生成手段
3 中継ポイント設定手段
4 他車位置算出手段
5 距離算出手段
6 中継車両候補保存テーブル
7 位置情報取得手段
8 速度情報取得手段
9 進行方向情報取得手段
10 時刻情報取得手段
11 車両
12 車両
13 中継処理手段
14 アンテナ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Transmission / reception part 2 Collision prevention packet generation means 3 Relay point setting means 4 Other vehicle position calculation means 5 Distance calculation means 6 Relay vehicle candidate preservation | save table 7 Position information acquisition means 8 Speed information acquisition means 9 Traveling direction information acquisition means 10 Time information acquisition Means 11 Vehicle 12 Vehicle 13 Relay processing means 14 Antenna

Claims (2)

各車両に搭載されるべき下記の各手段を具備することを特徴とするパケットフラッディング中継衝突予防システム。
(イ)予め定めた一定距離を走行する毎に衝突予防パケットを送信し、また、他車の送信する衝突予防パケットを受信するとともに、受信した衝突予防パケット中に自車アドレスが含まれており且つ該パケットの既中継回数が制限数未満の場合には、直ちに該パケットの中継処理を行う送受信手段
(ロ)自車の位置情報、速度情報、進行方向、時刻情報と、後記(ヘ)の中継車両候補保存テーブルの中継点毎の第1位の中継車両アドレスと、中継回数カウンタとを含む送信パケット(衝突予防パケット)を生成し、前記送受信部へ送る衝突予防パケット生成手段
(ハ)自車の次回送信地点を中心とする電波有効距離範囲内で、自車送信の衝突予防パケットを中継させる中継車両を選定するための基準地点となる中継ポイントを複数箇所設定する中継ポイント設定手段
(ニ)前記送受信手段で、衝突予防パケットを直接受信した1又は複数の他車の位置情報、速度情報、進行方向、時刻情報から、自車の次回送信時における前記各他車の位置を算出する他車位置算出手段
(ホ)前記各中継ポイントと前記各他車位置間の距離を算出する距離算出手段
(ヘ)各中継ポイント毎に、中継ポイントと前記各他車位置間の距離が近い順に、第1位から予め定めた順位までの車両アドレスを保存する中継車両候補保存テーブル
A packet flooding relay collision prevention system comprising the following means to be mounted on each vehicle:
(B) A collision prevention packet is transmitted every time the vehicle travels a predetermined distance, and a collision prevention packet transmitted by another vehicle is received, and the received vehicle collision prevention packet includes the own vehicle address. In addition, when the number of relays of the packet is less than the limit number, transmission / reception means that immediately relays the packet. (B) Location information, speed information, traveling direction, time information of the vehicle, and (f) Collision prevention packet generation means that generates a transmission packet (collision prevention packet) including the first relay vehicle address for each relay point in the relay vehicle candidate storage table and a relay number counter and sends the packet to the transmission / reception unit. Set multiple relay points that serve as reference points for selecting a relay vehicle that relays the collision prevention packet transmitted by the vehicle within the effective radio wave distance range centered on the next transmission point of the car (D) From the position information, speed information, traveling direction, and time information of one or more other vehicles that directly received the collision prevention packet by the transmission / reception means, Other vehicle position calculation means for calculating the position of the vehicle (e) Distance calculation means for calculating the distance between each relay point and each other vehicle position (f) For each relay point, the relay point and each other vehicle position Relay vehicle candidate storage table that stores vehicle addresses from the first rank to a predetermined rank in order of increasing distance between them.
請求項1の(イ)の送受信手段に代えて、予め定めた一定時間を経過する毎に衝突予防パケットを送信し、また、他車の送信する衝突予防パケットを受信するとともに、受信した衝突予防パケット中に自車アドレスが含まれており且つ該パケットの既中継回数が制限数未満の場合には、直ちに該パケットの中継処理を行う送受信手段、としたことを特徴とするパケットフラッディング中継衝突予防システム。























In place of the transmission / reception means of (a) of claim 1, a collision prevention packet is transmitted every time a predetermined time elapses, and a collision prevention packet transmitted by another vehicle is received and the received collision prevention Packet flooding relay collision prevention, characterized in that when the address of the vehicle is included in the packet and the number of relays of the packet is less than the limit number, a transmission / reception means that immediately relays the packet system.























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