JP3867700B2 - 車車間通信装置 - Google Patents

Description

本発明は車両間で通信を行う車車間通信装置に関し、特に、直接通信を行うことができない車両間で適切に中継を行いながら通信を行う技術に関する。

車車間通信においては、使用される電波がギガヘルツ帯の高周波であり、その直進性が高く、回折損失が大きいため、直接交信ができる範囲が限られるため、他の車両を中継して情報を伝達する技術が有効である（例えば、特許文献１、２参照）。特許文献１の技術は、自車の将来位置を予測し、これに基づいて通信パターンを生成し、このパターンを利用して受信を行うものである。また、特許文献２の技術は、複数の車両で車群を形成し、この車群の先頭と後尾に他の車群との間で通信を行うための中継局を配置するものである。
特開２０００−２６９８８６号公報 特開２００１−３５８６４１号公報

しかしながら、特許文献１の技術は、自車両で受信すべき情報を選択するものであるため、実際に中継・送信される情報量には変化がない。このため、情報量が増大して通信トラフィックが渋滞し、その利用効率が低下してしまい、所望の情報を効率よく受信することができなくなるおそれがある。一方、特許文献２の技術は、車群を構成する車両の変動が少ない場合には、有効といえるが、実際の走行においては、自車と他車両の位置関係は常に変動しうるし、市街地走行などでは、交差点や道路脇の構造物・立体交差等により車群内において他の車群との間での交信を行うのに最適な車両も常に変動する。そのため、車群の再構成自体に時間を要してしまい、効率よく情報伝達を行うことができない。

そこで本発明は、直接通信が困難な車両間でも効率よく情報伝達を行うことが可能な車車間通信装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明に係る車車間通信装置は、複数の車両間で通信を行うための車車間通信装置であって、（１）自車両の現在位置を取得する現在位置取得手段と、（２）取得した現在位置付近の地図情報を取得する地図情報取得手段と、（３）自車両の進行方向・速度を検出する速度検出手段と、（４）他の車両と自車両の現在位置・進行方向・速度情報を含む情報の送受・中継を行う通信手段と、（５）自車両の現在位置付近の地図情報と前記通信手段により取得した他車両の現在位置・進行方向・速度情報とから自車両と他車両の位置関係マップを生成し、生成した位置関係マップの外側エリアの車両の位置情報を要する場合には、他車両に対して外側エリアの位置関係マップの送信を要求し、受領した位置関係マップと自ら生成した位置関係マップを合成して拡大された位置関係マップを生成する位置関係マップ生成手段と、を備えていることを特徴とする。

本発明に係る車車間通信装置は、現在位置取得手段により自車両の現在位置を取得し、これと速度検出手段で検出した自車両の進行方向・速度とを通信手段により周期的に他車両に伝達する。さらに、直接通信可能なエリア内にある他車両から同様に伝達されてきた車両情報を地図情報と照合することで、マップ上での自車両と他車両の位置、移動状態を把握した位置関係マップを生成する。さらに、生成したマップ外の車両との通信を要するなどマップの拡張が必要な場合には、他車両（当該エリア方向で最も離れている車両）に対してその有する位置関係マップの転送を要求し、受信した位置関係マップと自らの有する位置関係マップとを合成することで、位置関係マップを順次拡大する。

車両状態を検知する車両状態検知手段をさらに備えており、位置関係マップ生成手段は、検知した車両状態に応じて位置関係マップを要求するエリアの判定を行うとよい。例えば、右折操作を検出した場合には、対向車や右折後の進路を含むエリアの位置関係マップを要求するとよい。

生成した位置関係マップを基にして所望のエリア内の車両のみを相手先とする情報送信を可能とすると好ましい。例えば、緊急ブレーキ時に、自車より後方の所定距離内に位置する車両に対してその旨を報知したり、自車の直前、直後を横断する歩行者等を検知した場合に、所定距離内の対向車両や別車線の車両に対してその旨を報知する。

車両の位置を地図情報と照合することで、道路と関連づけて車両位置を把握することができる。このため、専用道路と一般道路のように異なる路線を通行している車両間のように通信不要な経路間については送受信相手から除外することで効率のよい送受信を行える。また、他車両を中継局として利用する場合でも、必要に応じて位置関係マップを取得して通信を行うので、中継局を介した通信を効率よく行うことが可能となる。

また、位置関係マップを車両の動作状況に応じて変更することで、最適化することができるため、位置関係マップのために必要な記憶領域を小さくすることができる。また、例えば、右折前に右折後の進路の状況を確認したり、対向車の存否を確認することができるので、安全に右折操作を行うことができ、操作性・安全性が向上する。

所望のエリア内の車両のみを相手先とする情報送信を可能とすることにより、例えば、後続の車両や対向車線・別車線を通行する車両に対して危険を報知したり、注意を促すことが可能となる。これにより、目視不可能な地点の情報を的確に把握することが可能となり、安全性が向上する。

以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の参照番号を附し、重複する説明は省略する。

図１は、本発明に係る車車間通信装置のブロック構成図である。この車車間通信装置１００は、車車間通信ＥＣＵ１とナビゲーションＥＣＵ２を中心に構成されている。車車間通信ＥＣＵ１は、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＣＰＵから構成されており、内部に通信データ処理部１１、位置関係マップ処理部１２、車両情報処理部１３を備えている。これらは、ハードウェア的に区分されていてもよいが、同一のＣＰＵを用いてソフトウェア的に区分されていてもよい。また、明確に区分されている必要はなく、後述する機能を実現できる構成であれば、一部または全部を共用する構成であってもよい。

この車車間通信ＥＣＵ１には、送受信機３１が接続され、送受信機３１には、アンテナ３０に接続されている。そして、車車間通信ＥＣＵ１には、舵角、車速等のほか、方向指示器スイッチの状態を含む各種車両状態量を検出する車両状態量センサ４１、入力手段４２の出力信号が入力され、各種の警報システム、制御装置などの車両制御装置４３、モニター・スピーカー等の表示再生装置４４にも接続されている。

ナビゲーションＥＣＵ２も同様に、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＣＰＵから構成されており、内部に現在位置特定部２１、地図情報取得部２２を備えている。両者はハードウェア的、あるいは、ソフトウェア的に区分されていてもよく、一部または全部を共用してもよい。ナビゲーションＥＣＵ２には、ＧＰＳ（Global Positioning System）受信機２３、ジャイロ装置２４、Ｇセンサ２５、地図情報格納部２６に接続され、ＧＰＳ受信機２３はＧＰＳアンテナ２７に接続されている。

このうち地図情報格納部２６は、磁気ディスク等の読み書き可能な媒体のほか、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ等の読込のみが可能な媒体のいずれであってもよく、これらを用途に応じて組み合わせてもよい。

ナビゲーションＥＣＵ２は、さらに、車車間通信ＥＣＵ１と相互接続されるほか、入力手段４２、表示再生装置４４とも接続されている。

通信データ処理部１１、アンテナ３０、送受信機３１が通信手段３を構成し、現在位置特定部２１、ＧＰＳ受信機２３、ジャイロ装置２４、Ｇセンサ２５、ＧＰＳアンテナ２７が現在位置取得手段４を構成し、地図情報取得部２２と地図情報格納部２６とが地図情報取得手段５を構成する。

この車車間通信装置１００は、例えば、図２のように利用される。自車両２００Ｍの車車間通信装置１００Ｍは、アンテナ３０Ｍから周囲に対して信号を送信するとともに、周囲から信号を受信する。車間通信装置１００Ｍは、通信圏内に存在する車両２００Ｎや、固定局４００（専用アンテナ４０１と送受信機４０２から構成される。）との間で直接通信を行うほか、通信圏外に存在する車両とは、通信圏内に存在する車両２００Ｎや、固定局４００により通信を中継して、さらに、必要なら他の車両、固定局を順次中継させることで通信を行うことができる。

この車車間通信装置１００では、位置関係マップを生成し、この位置関係マップを利用して中継・通信を実行する。以下、この位置関係マップの生成と、生成した位置関係マップを利用した通信方法について具体的に説明する。

図３は、車車間通信における通信処理の一例を示すフローチャートであり、図４は、送受信データのフォーマットを示す図である。この通信処理は、車車間通信ＥＣＵ１がナビゲーションＥＣＵ２と協働して実行するものであり、車両の電源がオンにされてからオフにされるまでの間、所定のタイミングで繰り返し実行される。

まず、ナビゲーションＥＣＵ２の現在位置特定部２１は、所定時間ごとに、自車両の現在位置を特定する（ステップＳ１）。具体的には、ＧＰＳ受信機２３がＧＰＳアンテナ２７を用いて受信したＧＰＳ衛星（図示せず）からの信号を利用した三角測量法による位置算出と、ジャイロ装置２４、Ｇセンサ２５の出力を基にした慣性航法による位置算出とを併用して現在位置の特定を行う。

ナビゲーションＥＣＵ２の地図情報取得部２２は、現在位置特定部２１で特定した位置情報を基にして地図情報格納部２６から現在の車両位置付近の地図情報（道路情報や交通情報を含む）を取得する（ステップＳ３）。

送受信機３１は、他車両２００Ｎや固定局４００等から直接、あるいは、中継されて送られてきたデータをアンテナ３０を用いて受信し、車車間通信ＥＣＵ１の通信データ処理部１１へと送る（ステップＳ５）。送受信データは、図４に示されるように、常に送信される基本情報部と、これに必要に応じて付与される付加情報部からなる。基本情報部は、ヘッダ情報、フッタ情報とその間に挿入される基本情報からなり、基本情報は、発信元の車両を特定するためのＩＤ情報と、当該車両の位置情報、速度情報（進行方向を含む）からなる（図４（ａ）参照）。付加情報を含む場合は、基本情報の後に付加情報ヘッダと、相手先ＩＤ、送信データの優先度、車両の各種状態や周囲の状態、行先等を含む付加情報データが挿入される（図４（ｂ）参照）。

通信データ処理部１１は、受信した信号から各車両の位置・速度情報を抽出して、位置関係マップ処理部１２へと送る（ステップＳ７）。位置関係マップ処理部１２は、位置関係マップの生成処理を行う（ステップＳ９）。具体的には、現在位置特定部２１が特定した自車両の位置情報と、車速センサ（車両状態量センサ４１に含まれる。）から取得した自車の速度情報、ジャイロ装置２４、Ｇセンサ２５で取得した慣性情報等から車両情報処理部１３が自車量の位置・速度情報を生成し、これと、受信した他車両の位置・速度情報とを、地図情報取得部２２で取得した自車両周辺の地図情報に関連づけて取り扱う位置関係マップを生成する。ここで、地図情報、とりわけ、道路情報に関連づけて自車・他車の位置情報を把握することにより、必要な車両情報のみを効率よく把握することが可能となる。

続いて、位置関係マップ処理部１２は、現在の位置関係マップを拡大する必要があるか否かを判定する（ステップＳ１１）。ステップＳ９の段階で生成される位置関係マップには、直接交信可能な車両のみが登録されている。車車間通信で用いられる高周波数帯の電波は回折しにくいため、車両間に建造物や山、樹木等の通信障害物が存在する場合には、電波が届かず、直接通信を行うことはできない。しかし、このように障害物が存在するため、直接交信できない車両は運転者も直視できないことから、直視可能な車両の情報よりむしろ車車間通信によって取得すべき可能性が高いといえる。そこで、直接交信により取得した車両情報から構成した位置関係マップが必要な領域をカバーしているか否かを判定し、カバーしていないと判定した場合には、位置関係マップの拡大が必要と判定する。

現在の位置関係マップを拡大する必要があると判定した場合には、通信データ処理部１１は、拡大位置関係マップ情報を取得するための他車両に対する送信データ（付加情報部）生成を指示し（ステップＳ１３）、送信データを生成する（ステップＳ１５）。この場合には、送信データの付加情報部に、現在形成されているマップ内の車両のうち、拡大しようとする方向に連なる道路上に位置し、かつ、その道路上で最も自車両から遠くに位置する車両に対して、その有する位置関係マップ（他車両から送信されるデータ量を削減するため、領域を指定することが好ましい。）を要求するデータが追加される。

生成される送信データの基本情報部には、車両情報処理部１３から送られた自車の車両位置・速度情報が含まれる。また、他の車両に対して送信すべき車両情報、中継情報があれば、付加情報部に追加される。このような付加情報としては、例えば、（１）緊急ブレーキ作動、（２）方向指示器指示、（３）障害物センサ（図示せず）の検知結果、等が挙げられる。また、他車両から自車両の所定領域の位置関係マップを要求された場合には、その位置関係マップ情報が含まれることになる。

一方、位置関係マップを拡大する必要がないと判定した場合には、直接ステップＳ１５へと移行して送信データを生成する。こうして生成した送信データを送受信機３１によりアンテナ３０から他車両、固定局へ向けて送信し（ステップＳ１７）、処理を終了する。

この処理を繰り返すことで、以前のタイムステップで他車両に対して特定の領域の位置関係マップ情報を要求していた場合には、他車両からその所定領域の位置関係マップ情報が送られて来る。この情報を利用して位置関係マップを生成することで、位置関係マップを拡大することが可能となる。拡大した領域では、不十分で、さらに遠くの領域の位置関係マップが必要な場合には、位置関係マップ内の情報を利用して、必要な領域に最も近い（自車から最も遠い）車両に対して位置関係マップ情報を要求する。この場合、当該車両とは直接交信はできないため、現在の位置関係マップ情報を利用して中継車、中継局を指定して通信を行えばよい。このように、必要ならば順次現在保持している位置関係マップ情報を利用して他車両に位置関係マップ情報を要求していくことで、所望の領域の位置関係マップを取得することが可能となる。

位置関係マップの生成処理は、ここで説明した処理方法に限られるものではなく、各種の変形が可能である。例えば、地図情報の中に通信の障害物となる可能性の高い建造物等を登録しておき、中継局となりうる車両が自発的に自車の有している位置関係マップを他車に送信するようにしてもよい。

この位置関係マップを利用した通信の具体例のいくつかを以下に説明する。

例えば、図５に示されるようなＴ字交差点に繋がる一般道路３００で自車両２００Ｍが信号待ちしているような状態を考える。ここでは、道路３００に沿って、高架の高速道路３０２が設けられており、この高速道路３０２は、一般道路３００とは、自車両２００Ｍから所定距離内で接続されておらず、Ｔ字交差点から先に延伸されている。

このとき、高速道路３０２を走行している車両から送信された位置・速度情報も自車両２００Ｍが受信することがありうる。しかし、自車両２００Ｍの走行している一般道路３００と接続していない高速道路３０２上の車両情報は、自車両２００Ｍにとっては不要である。そこで、位置関係マップ生成時には、その情報は無視して廃棄することで、必要な車両情報のみを含む所定範囲の位置関係マップを少ないデータ量で作成することが可能となる。このため、データの作成効率、検索効率が向上し、位置関係マップを効率的に利用することが可能となる。

また、交差点に面した建物や高速道路３０２により通信電波が遮られる影響で、自車両２００Ｍは、道路３０１上（領域Ｃ）の車両とは、原則として直接交信することができない。例外的に、交差点内に既に進入している車両２００Ｏについては、直接交信することが可能である。したがって、直接交信可能な車両との間の交信結果に基づいて自車両２００Ｍが作成した位置関係マップは領域Ａのみに限られることになる。

ここで、車両２００Ｏは、領域Ｃ内の他の車両と直接交信することが可能であり、その領域Ｃの位置関係マップを有している。そこで、自車両２００Ｍから車両２００Ｏに対して、領域Ｃの位置関係マップを要求し、受信した領域Ｃの位置関係マップと保持している領域Ａの位置関係マップを組み合わせることで、領域Ａと領域Ｃの両方を含む位置関係マップが得られる。これにより、交差点での右左折前に右左折後の進路状況を把握することが可能となる。

また、図６に示されるように、信号機のない見通しの悪い交差点を通過しようとする場合に、自車両の走行している道路３００と交差する道路３０３内の車両のうち、交差点へ向かって走行している車両の情報を交差点付近の車両から取得することで、安全に交差点を通過することができる。

あるいは、この交差点において、右折しようとする場合には、対向車線３００Ｂ上の車両情報を先行車から取得したり、通信領域内の対向車からその後続車両の情報を取得することで、安全を確認して右折を行うことができる。右折操作の判断は、方向指示器のスイッチ情報から検出すればよい。この場合は、さらに、自車が右折操作中である旨を付加した通信データを対向車および所定の範囲のその後続車に送信することにより、対向車・後続車に右折車両があることを早期に認識させることもできる。その結果、対向車・後続車の運転者もいち早く適切な対応をとることが可能となり、安全性・利便性が向上する。

ここで、自車の運転情報を通知する相手先の指定方法としては、位置関係マップを基にして各相手先を個別に指定してもよいが、相手先指定を簡略化するため、通知方向（通知範囲）とその最後尾の車両を指定する方法や、位置を指定してその範囲内にいる車両に向けて通知することも可能である。

このように通知を行うと、不要な領域に対して通信が中継されることがないため、通信トラフィックの増大を抑制し、効率よく通信を行うことができる。

そのほかにも、自車線が渋滞中だが、対向車線は渋滞していないような場合に、自車の前後を横断する歩行者を障害物センサにより検知した場合に、近づいてくる対向車に対して横断する歩行者がいる旨を報知したり、自車の後に緊急車両が接近している場合に、前方の車両や対向車両に対して報知することなどが可能となる。

本発明に係る車車間通信装置のブロック構成図である。 図１の装置を用いた車車間通信システムを説明する図である。 車車間通信における通信処理の一例を示すフローチャートである。 送受信データのフォーマットを示す図である。 Ｔ字交差点に繋がる一般道路で自車両が信号待ちしている場合の通信例を説明する図である。 信号機のない見通しの悪い交差点に自車両が差しかかっている場合の通信例を説明する図である。

符号の説明

１…車車間通信ＥＣＵ、２…ナビゲーションＥＣＵ、３…通信手段、４…現在位置取得手段、５…地図情報取得手段、１１…通信データ処理部、１２…位置関係マップ処理部、１３…車両情報処理部、２１…現在位置特定部、２２…地図情報取得部、２３…ＧＰＳ受信機、２４…ジャイロ装置、２５…Ｇセンサ、２６…地図情報格納部、２７…ＧＰＳアンテナ、３０…アンテナ、３１…送受信機、４１…車両状態量センサ、４２…入力手段、４３…車両制御装置、４４…表示再生装置、１００…車車間通信装置、１００Ｍ…車車間通信装置、１００…車車間通信装置、１００Ｍ…車間通信装置、２００…車両、３００〜３０３…一般道路、４００…固定局、４０１…専用アンテナ、４０２…送受信機。

Claims (3)

1. 複数の車両間で通信を行うための車車間通信装置であって、
   自車両の現在位置を取得する現在位置取得手段と、
   取得した現在位置付近の地図情報を取得する地図情報取得手段と、
   自車両の進行方向・速度を検出する速度検出手段と、
   他の車両と自車両の現在位置・進行方向・速度情報を含む情報の送受・中継を行う通信手段と、
   自車両の現在位置付近の地図情報と前記通信手段により取得した他車両の現在位置・進行方向・速度情報とから自車両と他車両の位置関係マップを生成し、生成した位置関係マップの外側エリアの車両の位置情報を要する場合には、他車両に対して外側エリアの位置関係マップの送信を要求し、受領した位置関係マップと自ら生成した位置関係マップを合成して拡大された位置関係マップを生成する位置関係マップ生成手段と、
   を備えていることを特徴とする車車間通信装置。
2. 車両状態を検知する車両状態検知手段をさらに備えており、
   前記位置関係マップ生成手段は、検知した車両状態に応じて位置関係マップを要求するエリアの判定を行うことを特徴とする請求項１記載の車車間通信装置。
3. 生成した位置関係マップを基にして所望のエリア内の車両のみを相手先とする情報送信を可能としたことを特徴とする請求項１または２に記載の車車間通信装置。

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