JP3931860B2 - 移動体通信装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両等の移動体間にて移動に関連する情報を通信するための通信装置に関する。

従来の、車両等の移動体間で信号を送受信する装置としては、例えば、後述の特許文献１に記載のものが公知となっている。

この特許文献１に記載の装置では、一の車両が、交通状況や異常事象を検出した場合に、その検出車両が、無線送信可能範囲内の全ての車両に対し、それらの情報を送信することが可能である。

しかし、一般に、車車間の通信システムに使用されている無線通信では、高周波の信号が利用されているため、例えば、建物等、信号を遮蔽する様な通信障害物がある場合には、その陰に隠れる車に対して通信ができないという不具合がある。

一方、移動体通信の技術としては、複数の移動体が信号を中継することにより、互いに直接通信ができない移動体間での通信を可能とするマルチホップ無線ネットワークの技術が公知となっている。そして、種々のマルチホップ無線ネットワークの経路を構築するルーティングプロトコルが開発されている。つまり、移動体間で、直接信号を送れない移動体に対しても、他の移動体が中継をすることにより通信することは可能である。

しかしながら、移動体におけるマルチホップ無線ネットワークでは、ホッピングが無秩序に起こるため経路の収束に時間がかかり、通信の効率が悪いという不具合があった。
特開２００１−２８３３８１号公報（段落００７７から段落００７９、図９参照） 特開２００１−２３７７６４号公報（３頁から７頁、図１、図４、図６参照）

本発明では、移動体通信において、信号を遮蔽する様な通信障害物によって直接通信ができない移動体間にて、効率の良い通信を可能とすることを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明にて講じた技術的手段は、請求項１に記載の様に、移動体通信装置が、受信手段と、送信手段と、移動体の周囲に通信障害物が有るか否かを検出する周囲環境検出手段と、該周囲環境検出手段の検出結果に基づいて、前記移動体の通信状態の良否を判断する通信状態判断手段と、該通信状態判断手段の判断結果に基づいて、前記受信手段が受信した情報の前記送信手段からの送信を制御する制御手段とを備え、前記周囲環境検出手段が、前記移動体の周囲に通信障害物が無いことを検出した場合に、前記通信状態判断手段が前記移動体が通信良状態であると判断すると共に、前記制御手段が、前記受信手段が受信した情報を前記送信手段から送信し、前記周囲環境検出手段が、前記移動体の周囲に通信障害物が有ることを検出した場合に、前記通信状態判断手段が前記移動体が通信不良状態であると判断すると共に、前記制御手段が、前記受信手段が受信した情報を、受信後所定時間内に前記情報と同一の情報を再受信しない場合にのみ前記送信手段から送信する構成としたことである。

好ましくは、請求項２に記載の様に、前記周囲環境検出手段が、前記移動体に搭載された撮像手段を備えると良い。

好ましくは、請求項４に記載の様に、前記受信手段および前記送信手段が、無線通信機であると良い。

請求項１に記載の発明によれば、移動体通信装置が、移動体の周囲に通信障害物が有るか否かに基づいて、その移動体の通信状態の良否を判断し、更に、移動体の通信状態の良否に基づいて、受信手段が受信した情報の送信手段からの送信、すなわち情報のホッピングを制御する。従って、移動体の周囲に通信障害物が無い様な通信状態が良い移動体通信装置が、情報のホッピングを優先的に担う様に制御すれば、あらゆる移動体が無秩序にホッピングする場合と比較して、効率良く通信できることとなる。つまり、信号を遮蔽する様な通信障害物によって直接通信ができない移動体間においても、効率良く通信できることとなる。

また、請求項１に記載の発明によれば、通信状態判断手段が、移動体が通信良状態であると判断した場合には、制御手段が、受信した情報の送信手段からの送信、すなわち情報のホッピングを行う。また、通信状態判断手段が、移動体が通信不良状態であると判断した場合には、制御手段は、所定時間経過する間ホッピングを待ち、その間に同一の情報を再受信しない場合にのみホッピングを行う。つまり、通信不良状態の移動体が、一の情報を受信した後、所定時間経過する間に同一の情報を受信した場合には、その間に、他の移動体（通信良状態の他の移動体）によってホッピングが行われたと判断して、自身のホッピングを行わない。従って、通信良状態の移動体と通信不良状態の移動体とを比較すると、通信良状態の移動体が優先的にホッピングすることとなる。その結果、あらゆる移動体が無秩序にホッピングする場合と比較して、効率良く通信できることとなる。

請求項３に記載の発明によれば、周囲環境検出手段は、撮像手段によって移動体の周囲を撮像することにより、簡易な構成にて、通信障害物の有無を検出することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面を基に説明する。図１は、本発明に係る移動体通信装置１０（移動体通信装置）の構成を示すブロック図である。移動体通信装置１０は、本形態では、図２に示す様な車両５１乃至５７（移動体）に搭載されるものである。しかしながら、移動体通信装置１０が搭載される移動体は、車両に限られるものではない。

図１に示す様に、移動体通信装置１０は、無線送受信機１１（受信手段、送信手段）および無線機ＥＣＵ１６（制御手段）と、カメラ１３（周囲環境検出手段）と、画像処理装置１４（周囲環境検出手段）と、ＥＣＵ１５（通信状態判断手段）とを備えている。また、移動体通信装置１０のＥＣＵ１５には、ナビゲーション装置２１と、表示装置２２が接続されている。

無線送受信機１１は、アンテナ１７を介して、自車両位置に対して予め定められた無線通信の出力値によって信号が届く範囲内に位置する他車両との間で、無線により情報の通信（送受信）を行うものとなっている。

無線送受信機１１で受信された情報は、無線機ＥＣＵ１６にて処理され、必要に応じてＥＣＵ１５に出力されるものとなっている。また、無線機ＥＣＵ１６は、無線送受信機１１から、種々の情報を送信するものとなっている。つまり、無線機ＥＣＵ１６は、無線送受信機１１から、無線通信可能範囲内にある全ての他車両に対して、情報を直接送信するものとなっている。無線機ＥＣＵ１６が送信する情報の一つとしては、自車両の位置および走行状態を示す車両情報がある。具体的には、自車両の位置を示す情報には、ナビゲーション装置２１が検出する自車両の現在位置（自車位置）（緯度、経度）および自車両の進行方向が含まれている。また、自車両の走行状態を示す情報には、車速センサ２３が検出する車速が含まれている。そして、無線機ＥＣＵ１６は、自車位置、進行方向、および車速の情報を、ＥＣＵ１５を介して取得し、それらをまとめた上で自車両の車両ＩＤとデータシリアルナンバーとを付した情報を車両情報として所定時間毎に送信する。さらに、車両情報データには、データ転送数が自動的に付されるものとなっている。このデータ転送数は、自車両の車両情報を最初に送信したデータにはｎ（例えば４、５などの整数）が付されているが、その車両情報を受信した車両が転送したデータにはｎ−１の番号が付される様になっている。つまり、転送される毎に、１少ないデータ転送数が付される様になっている。また、無線機ＥＣＵ１６は、受信した情報のデータ転送数が０より大きい場合は、その情報を中継・転送（ホッピング）するものとなっている。

さらに、無線機ＥＣＵ１６は、他車両から車両情報を受信した場合に、カメラ１３が撮像した画像からＥＣＵ１５が判断した結果に基づいて、他車両の車両情報を送信（ホッピング）するか否かを制御するものとなっている。この処理の詳細は後述する。

カメラ１３は、例えば、車両の前端付近に取り付けられており、前方および所定角度の左右方向の画像を撮像できるものとなっている。そして、カメラ１３は、撮像した画像の映像信号を画像処理装置１４に出力するものとなっている。

画像処理装置１４は、カメラ１３から入力される画像信号に基づいて、自車両の特に左右方向の周囲に、建物や壁等の、無線信号を遮蔽する様な通信障害物が有るか否かを検出する。その検出方法は、画像信号に含まれる輝度の変化の分布に基づいて周辺環境の複雑度を求めることにより行われる。つまり、画像処理装置１４は、撮像画像を複数に分割してブロックを設定する。次に、設定された各ブロック内において各画素の輝度値が均一であると判断されるまでブロックを分割して新たなブロックを設定することを繰り返す。そして、各画素の輝度値が均質になったブロックの数に基づいて環境の複雑度を演算し、その複雑度が所定の設定値よりも大きい場合に、自車両の周囲に、通信障害物が有ることを検出する。そして、その検出結果をＥＣＵ１５に出力する。尚、この検出方法の詳細は、特開２００３−０６７７２７号公報に記載されているため、説明を省略する。尚、周辺環境の複雑度を求めるための手法としては、上記の輝度に基づくものに限らず、画像信号に含まれる明度、色差、色相、彩度、濃度などに基づくものであっても良い。以上説明した様に、本発明では、カメラ１３と、画像処理装置１４という簡易な構成にて、通信障害物の有無を検出することができる。

ＥＣＵ１５は、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）、ＲＯＭ（リードオンリーメモリ）、ＣＰＵ（中央演算装置）等を備えるデジタルコンピュータにて構成されている。ＥＣＵ１５は、画像処理装置１４が検出した検出結果（自車両の周囲に通信障害物が有るか否かの検出結果）に基づいて、自車両の通信状態の良否を判断するものとなっている。この処理の詳細は後述する。

また、ＥＣＵ１５は、上記の様に、ナビゲーション装置２１からの自車両の位置情報、および車速センサ２３からの自車両の車速を無線機ＥＣＵ１６に出力するものとなっている。

更に、ＥＣＵ１５は、無線機ＥＣＵ１６から入力される他車両の車両情報に基づいて、自車両の周囲の環境を表示装置２２に表示させるものともなっている。この表示例も後述する。更には、ＥＣＵ１５は、カメラ１３が撮像した画像を表示装置２２に表示させるものともなっている。尚、ＥＣＵ１５の機能は、上記のものに限られない。

ナビゲーション装置２１は、ナビゲーションＥＣＵ２１ｂと、現在位置検出装置２１ｃと、上記の地図データベース２１ａとを備えている。現在位置検出装置２１ｃは、複数のＧＰＳ衛星からの電波を受信して自車両の現在位置を検出する。ナビゲーションＥＣＵ２１ｂは、現在位置検出装置２１ｃにて計測された現在位置を取得して、それに基づき自車両の進行方向の検出を行う。そして、それらの検出結果を、ＥＣＵ１５に出力するものとなっている。

車速センサ２３は、例えば、車両の後輪のシャフト付近に取り付けられている。この車速センサ２３は、トランスミッションのパルスを検出して車速を演算する。そしてその演算結果を、ＥＣＵ１５に出力するものとなっている。

表示装置２２は、車両の室内のインスツルメントパネル付近に配設されたディスプレイである。表示装置２２は、通常ナビゲーション装置２１のディスプレイとしての機能を備えているが、ＥＣＵ１５が、ナビゲーション装置２１としての画面と、それ以外の画面、例えば、他車両の車両情報に基づいた自車両の周囲の環境を示す画面や、カメラ１３が撮像した画面等とを切替えるものとなっている。

ここで、図３に基づいて、ＥＣＵ１５が実行する自車両の通信状態の良否判断の処理を説明する。この処理は、所定時間ごとの定時割り込みによって繰り返し実行される。

処理が、このルーチンに移行すると、ステップ１０１において、ＥＣＵ１５は、自車両の通信状態の良否を判断する。この判断は、上記した、画像処理装置１４の検出結果に基づく。つまり、画像処理装置１４が自車両の周囲に通信障害物が無いことを検出した場合には、ＥＣＵ１５は、自車両が通信良状態であると判断してステップ１０２に進み、画像処理装置１４が自車両の周囲に通信障害物が有ることを検出した場合には、ＥＣＵ１５は、自車両が通信不良状態であると判断してステップ１０３に進む。

ステップ１０２においては、ＥＣＵ１５は、ホッピング高優先フラグを立てる。ステップ１０３においては、ＥＣＵ１５は、ホッピング低優先フラグを立てる。そして、処理を終了する。

以上の処理を、図２に示す各車両５１乃至５７について説明する。車両５１乃至５７の中で、車両５２は、交差点の中に位置しており、車両５２の周囲（特に左右方向）には、ビル６０等の無線信号を遮蔽するような通信障害物は無いものとなっている。従って、車両５２においては、ＥＣＵ１５は、自車両が通信良状態であると判断して、ホッピング高優先フラグを立てることとなる。車両５２以外の車両５１、５３乃至５７に関しては、各車両の周囲に通信障害物であるビル６０が有るため、各車両は、自車両が通信不良状態であるとしてホッピング低優先フラグを立てることとなる。

次に、図４に基づいて、他車両から車両情報を受信した場合に、無線機ＥＣＵ１６が実行する他車両の車両情報を送信（ホッピング）するか否かを制御する処理を説明する。この処理も、所定時間ごとの定時割り込みによって繰り返し実行される。また、他車両からの車両情報の受信があった場合にも割り込みによって実行されるものであっても良い。

処理が、このルーチンに移行すると、ステップ２０１において、無線機ＥＣＵ１６は、他車両からの車両情報の受信が有ったか否かを判断する。受信が有った場合にはステップ２０２に進む。受信が無い場合には、そのままこの処理を終了する。

ステップ２０２において、無線機ＥＣＵ１６は、ＥＣＵ１５にて、ホッピング高優先フラグが立てられているか否かを判断する。ホッピング高優先フラグが立てられていると判断した場合には、ステップ２０３に進み、ホッピングを行う。つまり、無線機ＥＣＵ１６は、受信手段としての無線送受信機１１が受信した他車両の車両情報を、送信手段としての無線送受信機１１から送信する。この送信は、遅延なく行われる。

ステップ２０２において、無線機ＥＣＵ１６が、ホッピング低優先フラグが立てられていると判断した場合には、ステップ２０４に進む。

ステップ２０４においては、無線機ＥＣＵ１６は、他車両からの車両情報の受信後所定時間Ｔ１が経過したか否かを判断する。経過していない場合には、ステップ２０４に戻り、経過した場合には、ステップ２０５に進む。

ステップ２０５では、無線機ＥＣＵ１６は、所定時間Ｔ１内に、既に受信した他車両の車両情報と同一の車両情報を再受信したか否かを判断する。同一の車両情報か否かは、上記の様に、各車両情報のデータに含まれる、車両ＩＤとデータシリアルナンバーを照合することにより判断される。ステップ２０５において、無線機ＥＣＵ１６が再受信したと判断した場合には、そのまま処理を終了する。無線機ＥＣＵ１６が、再受信していないと判断した場合には、ステップ２０３に進み、ホッピングを行う。以上ステップ２０２からステップ２０５にて説明した様に、無線ＥＣＵ１６は、ホッピング低優先フラグが立てられていると判断した場合には、受信手段としての無線送受信機１１が受信した他車両の車両情報を、受信後所定時間Ｔ１内に同一の情報を再受信しない場合にのみ、送信手段としての無線送受信機１１から送信する。

以上の処理を、図２に示す各車両５１乃至５７について説明する。ここでまず、車両５１の無線ＥＣＵ１６（以下、無線ＥＣＵ１６（１）と記す）が、自車両の車両情報を送信した場合を想定する。ここで、無線ＥＣＵ１６（１）は、無線送受信機１１から、無線通信可能範囲（図２示Ａ）内にある全ての他車両５２、５３、５４に対して、車両情報を直接送信するものとなっている。なお、車両５１から見て、車両５５、５６、５７はビル６０の陰となっているため、車両５１からの信号は到達しない。

ここで、車両５２の無線ＥＣＵ１６は、上記の様に、ステップ２０２にてホッピング高優先フラグが立てられていると判断して、車両５１の車両情報のホッピングを行う。その結果、車両５５、５６、５７に車両５１の車両信号が送信され得る。なお、この場合、車両５２がホッピングした車両５１の車両情報は、車両５３、５４にも送信される。

一方、車両５３の無線ＥＣＵ１６（以下、無線ＥＣＵ１６（３）と記す）は、上記の様に、ステップ２０２にてホッピング低優先フラグが立てられていると判断して、ステップ２０４、２０５と進む。そして、ステップ２０５では、所定時間Ｔ１内に車両５１の車両情報と同一の情報を、車両５２から再受信していることとなるため、無線ＥＣＵ１６（３）は車両５１の車両情報をホッピングせず、処理を終了する。なお、車両５４に関しても車両５３と同様である。

ここで、例えば、車両５５に関して、車両５１の車両情報を受信した場合に、ＥＣＵ１５が表示装置２２に表示させる画像の一例を図５に示す。

図５に示す様に、表示装置２２には、自車両５５と他車両５１のマークが表示される。その結果、車両５５の運転者は、進行方向に向って右前方から他車両が近づいていることを認識することができる。

以上説明した様に、本発明の移動体通信装置１０によれば、通信障害物が無い様な通信状態の良い車両５２に搭載された移動体通信装置１０が、通信状態の悪い車両５３、５４に搭載された移動体通信装置１０よりも、情報のホッピングを優先的に担うため、各車両の通信装置が無秩序にホッピングする場合と比較して、効率良く通信できることとなる。つまり、信号を遮蔽する様なビル６０によって直接通信ができない車両間においても、効率良く通信できることとなる。

本最良の形態では、車両情報として、自車両の位置、進行方向、および車速が含まれていたが、これらに限られるものではない。例えば、運転者の意思によって発報された警告情報や、或いは、カメラ１３が撮像した画像に基づく情報であっても良い。

本最良の形態では、画像処理装置１４が、輝度値により撮像画像を複数に分割して画像の複雑度を演算し、それにより、自車両の周辺に通信障害物が有ることを検出していたが、画像から、通信障害物を検出する方法は、これに限らない。また、カメラ１３の画像に依らず、レーザーレーダ、赤外線、ソナー等を用いて検出しても良い。

本最良の形態では、画像処理装置１４が、自車両の周囲の通信障害物を検出したが、ＥＣＵ１５が検出する構成としても良い。

本最良の形態では、ＥＣＵ１５が、自車両の通信状態の判定を行い、無線ＥＣＵ１６がホッピングの制御を行ったが、それぞれの処理を、ＥＣＵ１５若しくは無線ＥＣＵ１６のみが行う構成としても良い。

本最良の形態では、無線送受信機１１が本発明の受信手段と送信手段を兼ね備えていたが、それぞれが独立した構成であっても良い。

本発明の移動体通信装置の構成を示すブロック図である。 本発明の移動体通信装置を搭載した車両を示す図である。 本発明の移動体通信装置の制御態様を示すフローチャートである。 本発明の移動体通信装置の制御態様を示すフローチャートである。 本発明の移動体通信装置と搭載した車両の表示装置の表示例を示す図である。

符号の説明

１０ 移動体通信装置（移動体通信装置）
１１ 無線送受信機（受信手段、送信手段）
１３ カメラ（周囲環境検出手段）
１４ 画像処理装置（周囲環境検出手段）
１５ ＥＣＵ（通信状態判断手段）
１６ 無線機ＥＣＵ（制御手段）
５１ 車両（移動体）
５２ 車両（移動体）
５３ 車両（移動体）
５４ 車両（移動体）
５５ 車両（移動体）
５６ 車両（移動体）
５７ 車両（移動体）

Claims (3)

1. 受信手段と、
   送信手段と、
   移動体の周囲に通信障害物が有るか否かを検出する周囲環境検出手段と、
   該周囲環境検出手段の検出結果に基づいて、前記移動体の通信状態の良否を判断する通信状態判断手段と、
   該通信状態判断手段の判断結果に基づき、通信良状態の移動体は通信良状態でない移動体より優先して、周囲の移動体に対して前記受信手段が受信した情報を前記送信手段よりホッピングするか否かを制御する制御手段とを備え、
   前記周囲環境検出手段が、前記移動体の周囲に通信障害物が無いことを検出した場合に、前記通信状態判断手段が前記移動体が通信良状態であると判断すると共に、前記制御手段が、前記受信手段が受信した情報を前記送信手段から送信し、前記周囲環境検出手段が、前記移動体の周囲に通信障害物が有ることを検出した場合に、前記通信状態判断手段が、前記移動体が通信不良状態であると判断すると共に、前記制御手段が、前記受信手段が受信した情報を、受信後所定時間内に前記情報と同一の情報を再受信しない場合にのみ、前記情報が他の移動体によりホッピングされていないと判断して、前記送信手段から送信することを特徴とする移動体通信装置。
2. 前記周囲環境検出手段が、前記移動体に搭載された撮像手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の移動体通信装置。
3. 前記受信手段および前記送信手段が、無線通信機であることを特徴とする請求項１または２に記載の移動体通信装置。

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