JP4002259B2 - 車載狭域無線通信装置 - Google Patents

Description

本発明は近接して存在する複数の車両に対し、個々の車両の運行状態を識別して車両毎に異なる配信情報を配信することが出来る路車間狭域無線通信システムにおいて車両に搭載して用いる車載狭域無線通信装置に関するものである。

現在実用化されている路車間狭域無線通信システムは、路側に設置された路側狭域無線通信装置（基地局または固定局ともいう）の通信エリア内に存在する車両に搭載された車載狭域無線通信装置（移動局とも言う）に対して、路側狭域無線通信装置から同一の通信を行なう（同報通信）ことができる他、特定のＩＤコードを持った狭域無線通信装置に対して選択的に通信を行なう（個別通信）ことが出来る。この機能を利用して、狭域無線通信装置はＥＴＣ(自動料金収受システム)の通信装置として実用化されている。
また、上記の機能を利用して、例えば交差点に異なる方向から進入した車両に対して、異なる交通案内（配信情報の提供）を行うようにすること（走行支援用情報提供システムとも言われる）が提案されている。このような案内を行なうには、交差点内に存在する全車両に対して同じ案内をすることでは意味が無く、交差点に進入してきた方向や、交差点から出て行こうとする方向によって車両毎に案内（配信情報）の内容を変化させなければならないことは無論、車両毎にその運行状態（どちらの方向から来てどちらへ向かっていく車両か）を識別し、対応する情報だけを再生できるようにしなければならない。

そこで非特許文献１に開示されたものは、図８のように交差点に情報配信アンテナ２０１を設置するとともに、交差点から離れた進入路の途中（他の進入路との位置の差を電波で識別できるだけ十分離れた位置）に路側用狭域無線通信装置２００の基点アンテナ２０４を設置し、基点アンテナの通信エリア２０６を通過した車両１０１に搭載された車載狭域無線通信装置のＩＤを読みとって記憶することでこの車両を特定しておき、この車両が交差点内に達したとき、このＩＤの無線通信装置に対して特定の配信情報の通信を行なうようにしている。これにより複数の進入路からの車両に対して、それぞれ予め用意した複数種類の配信情報を選別して与えることが可能となる。

しかしながら、この方法では情報配信アンテナ２０１の他に、進入路毎に基点アンテナ２０４を設置する必要があり、十字交差点の場合、全方向に設置するとアンテナは合計８箇所（情報配信アンテナを各線共通にしたとしても５カ所）設置する必要があり、アンテナの設置場所の確保が難しいとか、費用が高くなるなどの問題があって実用的ではない。
また電波は周辺建物や車両で反射し、想定した通信エリアより遠くで受信される恐れもあるので、進入路を間違って検出する可能性もあり、情報を伝達したい車両に対して必ずしも確実に情報配信できるとは限らない。
これに対し、車両に搭載したナビゲーションシステムに利用しているＧＰＳによる位置情報と、路側用狭域無線通信装置の位置情報とから、対象車両の走行状態を判断する方法も提案されているが、ＧＰＳの精度では、交差点内の車両の位置を、例えば右左折レーンへの移動まで含めて高精度で識別することは難しい上に、地下や高架下の交差点など、ＧＰＳの電波が届かない場所では利用出来ないという問題もある。

又、狭域無線通信装置のみで車両の位置を特定する方式も提案されている。特許文献１には狭域無線通信装置を使った路側狭域無線通信装置と、車両に搭載された車載狭域無線通信装置との間で双方向通信を行う場合、車載狭域無線通信装置からの電波の受信強度を監視し、位置を推定する方法が開示されている。この方法もトラックやバスなどの電波を遮断、反射する車両が付近に存在する場合は、位置の特定が不正確あるいは困難になり実用的でない。
第７回ＡＨＳ研究報告会 ポスターセッション報告 ４.路車間通信システムの開発)。 （特開２００３−２８９５８２）路車間通信方式。

従来の車載狭域無線通信装置は、路側狭域無線通信装置を交差点などに設置して車両運行状態の異なる車両別に、異なる配信情報を提供して、いわゆる走行支援用情報提供システムを構成しようとすると、路側に多数のアンテナを設置しなければならないので設置コストがかさむとか、電波の反射などにより誤動作して不要な配信情報を与えてしまうとか、地下や高架下では使えないなどにより利用が難しいという課題があった。

本発明は上記の課題を解決し、より簡単で安価に構成できる車載狭域無線通信装置を提供することを目的とする。
又、交差点付近で近接して存在する車両であって、運行状態が異なるものに、不要な情報伝達をする恐れがない車載狭域無線通信装置を得ることを目的とする。
また、交差点内にある車両を右折、左折車両を識別することが出来る車載狭域無線通信装置を得ることを目的とする。

本発明の車載狭域無線通信装置は、車両に搭載され、路側に設置された路側狭域無線通信装置から特定の配信情報を再生するべき車両の運行状態データを受信する受信手段、
自車の運行状態を検出する運行状態検出手段、
検出した自車の運行状態が前記運行状態データと一致したとき自車のＩＤを前記路側狭域無線通信装置に対し送信するＩＤ送信手段、
前記路側狭域無線通信装置が前記ＩＤに対して個別配信した特定の配信情報を再生する再生手段とを備えたものである。

この発明の車載狭域無線通信装置は、交差点などにおいて狭域無線通信装置のアンテナを１台設置し、車両毎にその運行状態を識別し、特定の運行状態にある車両にのみ、必要な配信情報を伝えることが出来る。即ち、路側狭域無線通信装置から指定された車両の進行方向、車速、ブレーキやウインカーなどの運行状態に対応して予め準備した複数種類の配信情報の内、運行状態が一致した場合のみ、対応する配信情報を再生してドライバーに伝えるので、交差点など１つの通信エリアに何台かの異なる進行方向の車両がある場合でも、異なる方向の各車両に対して互いに異なる内容の配信情報を的確に伝えることが出来る。路側狭域無線通信装置のアンテナが一つなので、地上設備側の設置コストを低減することができ、進行方向の異なる車両、右折、左折車両等へも電波の飛びすぎによる誤った情報伝達が起きることもない。

実施の形態１．
本発明について図面を参照して説明する。
図１は本発明による狭域無線通信システムに用いる車載狭域無線通信装置１００（移動局とも言う）の構成図である。車載狭域無線通信装置１００は狭域無線通信装置１０（無線通信手段）と、方位検出装置２０と、情報入出力装置９０とを含む。
狭域無線通信装置１０は図２に示す路側狭域無線通信装置２００と通信するアンテナ１１、高周波の無線を送受信する無線装置１２、デジタル通信処理を行なう信号処理装置１３、全体を制御するマイコンなどで構成される制御装置１４を含んでいる。狭域無線通信装置１０の受信機能は本発明に言う受信手段である。
方位検出装置２０はこの例では設置場所の自由度を増すために狭域無線通信装置１０とは別体として図示しているが、狭域無線通信装置１０に内蔵しても良いし、本体の設置自由度を上げるために、アンテナ１１と方位検出装置２０を一体化して狭域無線通信装置１０の外に設置しても良い。

情報入出力装置９０は路側狭域無線通信装置（固定局とも言う）２００から配信された配信情報をドライバーに伝達するための音声再生・表示装置３０（再生手段という）と、車両情報入力装置４０とを含む。車両情報入力装置４０はこの例では車速パルス入力４１、ブレーキスイッチ入力４２、右ウインカースイッチ入力４３、左ウインカースイッチ入力４４、ヘッドライトスイッチ入力４５、ワイパースイッチ入力４６を持っている。もちろん、他の車両情報入力、例えば操向車輪の指向方向などを追加することも可能である。これらのデータは総称して車両運行状態を表すデータ（運行状態データ）という。車両情報入力手段４０は本発明に言う運行状態検出手段である。
また車両に車内ＬＡＮ４７などが装備されており、上記スイッチ情報の他、アクセルペダル開度やエンジン回転や故障診断情報などがＬＡＮ４７により提供される場合は、車内ＬＡＮ４７から情報を入力しても良い。車内ＬＡＮ４７は双方向で通信できるので、車載狭域無線通信装置１００が受信した配信情報を車内ＬＡＮ４７に伝達することも出来る。
この例では車両情報入力装置４０と音声再生・表示装置３０を狭域無線通信装置１０と別体で示しているが、内蔵しても良いし、音声再生・表示装置３０の機能をナビゲーションシステムやカーオーディオに持たせても良い。

方位検出装置２０は例えば地磁気センサ２１で構成され、地磁気の方向をセンシングすることで、地磁気センサの設置された車両の進行方位を演算し、アナログ電圧またはデジタル信号で狭域無線通信装置１０へ伝える。方位検出装置２０に地磁気センサ２１を用いるのは比較的低コストであり、トンネル内でも利用出来るので有効ではあるが、カーナビゲーションシステムなどがすでに車両に設置されており、ＧＰＳによる位置情報の時系列演算やドップラー演算による進行方向方位測定の情報を得られるのであれば、外部から接続して入力しても良い。この場合、ＧＰＳ電波が届かない場合を考慮して、ジャイロなどの自律型航行センサユニットを併用するのが望ましい。

図２は路側に設置されている路側狭域無線通信装置２００の構成図である。路側狭域無線通信装置２００は狭域無線通信装置１０と配信情報記憶装置２２１と配信情報更新装置２２２と運行状態／ＩＤ記憶装置２２３とを有する。狭域無線通信装置１０は車載狭域無線通信装置１００と通信するアンテナ１１、高周波の無線を送受信する無線装置１２、デジタル通信処理を行なう信号処理装置１３、全体を制御するマイコンを有する制御装置１４を含んでいる。
図３は路側狭域無線通信装置２００と、車載狭域無線通信装置１００との間でデータ交換される車両運行状態を表すデータ１１０（運行状態データとも言う）のフォーマット例である。車両運行状態を表すデータ１１０は車両の方位情報５１を必須要件として含むほか、車速情報５２と車両情報５３とを含んでいる。方位情報５１はここでは進入してくる方向を示しているが、他に交差点から退出していく方向をデータとして加えても良い。配信情報５４はこの運行状態データ１１０と一緒に（同時に）送られても良いし、別に分離して送信されても良い。この例では方位情報５１は方位を８方向に分割してコード化している。方位のコード化は何方向に分割しても良いが、方位検出装置の精度なども考慮すると４〜３２程度が望ましい。図３の例の８方向をコード化するには３ビットで良いが、複数の方向を同時に示す場合もあることを考慮して８ビットを割り当てている。

運行状態データ１１０と配信情報との関係についての理解を助けるため、図４に東西道路の南側に分岐のある交差点を通過する車両の運行データの組み合わせと、そのそれぞれについての配信情報の例を示す。進入方向は東、西、南の３方向があり、退出方向は１つの進入方向に対して２方向づつ、合計６組の通過例がある。図４の配信情報例は、進入の方向に関係する配信情報の例と、交差点を出ていく方向に関係する配信情報の例とを示している。図４の配信情報の内、［ ］で囲んだ情報は、交差点の画像撮影情報などに基づいて絶えず（オンラインで）更新される情報を示しており、実施の形態５で詳細に説明する。
図５（ａ），図５（ｂ）は、車両運行状態データ１１０のコードデータの具体例について説明するための例図である。例えば、東向きに進行中で右折しようとして西向き直進車の通過待ちで東南方向を向いて停車している車両に配信するためには、東向きの車両と、斜めの東南方向の車両に配信する必要があり、図５（ｂ）のように８方向それぞれに、１ビット割り当てた上で、東と、東南とにビットをセットし、この方向の車両に情報を配信することを指定すればよい。全ビットをセットすれば、全方位の車両に情報を配信することが出来る。車両情報５３のフォーマットも同様で、ブレーキスイッチやウインカーなどの情報もＯＮ−ＯＦＦそれぞれにビットを割り付けており、図５（ｂ）ではブレーキＯＮ−ＯＦＦそれぞれにビットを立てているため、ブレーキの状態に係らず、情報を配信することが出来る。一方、ウインカースイッチは右折ＯＮのビットしか立っていないため、直進車両や左折車両へは配信されない。

図３の例では車速情報５２は２ｋｍ／ｈを１ビット単位とし、最上位ビットは指定車速以上、未満を指定するために利用している。図５（ａ）では設定値０５ｈであり、これは車速１０ｋｍ／ｈ以上の車両に情報を配信する例を示す。また図５（ｂ）では、すべてのビットが立った設定値ＦＦｈでは車速の指定なしの配信を表している。

通信のシーケンスについて説明する。路側狭域無線通信装置２００から方位情報５１、車速情報５２、車両情報５３とこれに対応する配信情報５４とを連続して送信（同報通信）し、車載狭域無線通信装置１００では受信した配信情報を再生・表示するか否かを選択する。即ち、車載狭域無線通信装置１００では、受信した運行状態データ１１０と車両情報入力装置４０から入力された自車の運行状態とを制御装置１４で比較し（一致検出手段という）、これが一致した配信情報だけを再生する。
この方法では同報通信が利用出来る。他の通信の方法については、実施の形態２と、実施の形態３で説明する。
以上に説明した車載狭域無線通信装置１００と路側狭域無線通信装置２００とによりこの発明に言う路車間狭域無線通信システムを構成している。

実施の形態２．
実施の形態１の通信手順とは異なる他の通信方法について説明する。通信方法以外の部分の構成については実施の形態１とおなじなので詳細な説明を省略する。
通過車両の存在が検出されたとき路側狭域無線通信装置２００から、方位情報５１、車速情報５２、車両情報５３を同報又は個別通信方式で送る。車載狭域無線通信装置１００は実施の形態１で説明した一致検出手段により、受信した方位情報５１、車速情報５２、車両情報５３を自車の同データと比較し、該当した場合、車載狭域無線通信装置１００からＩＤを送信する（ＩＤ送信手段という）。路側狭域無線通信装置２００はこのＩＤを受信し、そのＩＤに対して、該当する配信情報５４を送る。この方法では個別通信を利用して通信することが出来る。

関連技術説明１．
本発明の理解を助けるため、さらに、本発明と関連する他の通信手順について説明する。通信方法以外の部分の構成については実施の形態１とおなじなので詳細な説明を省略する。
路側狭域無線通信装置２００に接近した車載狭域無線通信装置１００は、自車の運行状態データ即ち、方位情報５１、車速情報５２、車両情報５３とＩＤとを路側狭域無線通信装置２００へ送信し（ＩＤ送信手段という）、路側狭域無線通信装置側２００でこの運行状態データに該当する配信情報をこのＩＤ車載狭域無線通信装置１００に対して個別配信を行なう。

関連技術説明２．
本発明の効果についての理解を助けるため、本発明の車載狭域無線通信装置１００を利用した応用例について図６により説明する。図６では一時停止が必要なＴ字路に路側狭域無線通信装置２００を設置した例を示している。図６では、本線は東西方向、一時停止が必要な路地は南側になっている例を示す。
車両１０１と車両１０２にはともに車載狭域無線通信装置１００を搭載してい。２００は路側狭域無線通信装置であり、アンテナ２０１はアンテナ支持ポール２０２に設置され、交差点中央の道路の上方に設置されている。アンテナから放射される電波の通信エリアを２０３に示す。通信エリアは交差点全体を覆っていても良い。
車両１０１は一時停止が必要なＴ字路に南側から接近中であり、通信エリア２０３に進入しているため、路側狭域無線通信装置２００の通信を受信する。受信した方位情報５１、車速情報５２、車両情報５３が図５のａ）である場合、方位情報５１は方位検出装置２０の方位、この図６では北と一致する。車両が進入時に１０ｋｍ／ｈ以上であるか、ブレーキペダルを踏んでいなければ、受信した配信情報５４を再生表示させ、ドライバーに[一時停止せよ]の情報を知らせる。ブレーキペダルを踏んでいて、十分減速しているのであれば、ドライバーが-時停止を認識していると判断して、[一時停止せよ]の情報を再生／表示させない。図６の例では、前方不注意などで一時停止に気がつくのが遅れたドライバーに対しては音声などで[一時停止]を知らせるが、普段通い貰れた道で、一時停止する動作を行なっているドライバーに対しては、音声再生などを行なわないようにすることによって、必要な場合のみ、効果的に注意を行なうようにすることが出来る。

一方、車両１０２は本線から左折して南下して来た車両であり、一時停止の注意を行う必要がないが、通信エリア２０３に一部が進入しているため、路側狭域無線通信装置２００の発信電波の受信圏内である。しかし、この場合の車両１０２の方向は左折中は西南、左折後は南であるため、路側狭域無線通信装置２００から送られた北、北西、北東の方位情報５１と一致しないため配信情報５４は再生されない。

関連技術説明３．
図７は関連技術３の説明図であり、十字路交差点で、車両１０３が右折する状況を示している。ここで、車両１０３、車両１０４ともに車載狭域無線通信装置１００を搭載している。車両１０３は南向きに右折しようと右ウィンカーを出した状態で徐行又は停車している状態を示し、車両１０４は直進するために車両１０３の横をすり抜ける状況を示している。
２０１は路側狭域無線通信装置のアンテナであり、アンテナ支持ポール２０２で交差点中心部の上部に設置されている。２００は路側狭域無線通信装置であり、横断者検出カメラ２１０により、横断者３００を検出してその情報を路側狭域無線通信装置２００に入力している。図７では路側狭域無線通信装置２００の出力及び感度を上げ、アンテナの通信エリア２０３を交差点の全範囲をカバーできるように円形に広く取っている。

この場合の方位情報５１は図５の（ｂ）に示したものとなる。車両１０３は東または東南に向いているため、路側狭域無線通信装置２００から受信した方位情報５１と一致する。車速情報５２はＯＦＦのため、どんな車速であっても良い。車両情報５３はブレーキＯＮビット及びブレーキＯＦＦビットがセットされているので、ブレーキの状態は問わない。ウインカーは右ウインカーＯＮのビットだけがセットされているため、右ウインカーを出している状態の車両のみ配信された情報を再生する。図７の例では横断者３００を横断者検出カメラ２１０で検出し、西から来た右折車両１０３に対して、例えば[右、横断者注意]の情報を再生する。
一方、車両１０４は通信エリア内であるので、通信を行なうが、右ウインカーを出していないので車両情報５３の条件が合わず、配信情報５４は再生されない。

関連技術説明４．
他の可能な応用例についていくつか説明する。
図示しないが、１）直線路に１台の路側狭域無線通信装置２００を設置し、各車両の車載狭域無線通信装置を本発明のもの（方位を検出）とすれば、上り車線の車両と、下り車線の車両に別の情報を配信することが出来る。
２）関連技術説明１で説明したように、方向情報５１と車速情報５２と車両情報５３を車載狭域無線通信装置１００から路側狭域無線通信装置２００に送るようにすれば、信号無視の恐れのある暴走車（交差点に接近したときの速度が予め定めた値を超える）がいた場合、他の車両に知らせたり、信号を制御することなどが可能となる。
３）また路側狭域無線通信装置２００を救急車などの緊急車両に搭載すれば、必要な方向の周辺車両に注意を促すことも可能となる。
以上に説明した関連技術説明及び応用例は、本発明の理解を助けるためにいくつかの例について説明したものであり、本発明の使用用途はこの例に限定するものではない。

本発明の実施の形態１の車載狭域無線通信装置のブロック図である。 図１の車載狭域無線通信装置と通信する路側狭域無線通信装置のブロック図である。 運行状態データのフォーマットの説明図である。 運行状態データと配信情報の例を説明する図である。 運行データコードの例を説明する図である。 車載狭域無線通信装置の関連技術説明２を示す図である。 車載狭域無線通信装置の関連技術説明３を示す図である。 従来の車載狭域無線通信装置の起点アンテナを利用する説明図である。

符号の説明

１０ 狭域無線通信装置、
１１ アンテナ、 １２ 無線装置、 １３ 信号処理装置、
１４ 制御装置、 ２０ 方位検出装置、 ２１ 地磁気センサ、
３０ 音声再生・表示装置、 ４０ 車両情報入力装置、 ４１ 車速パルス入力、４２ ブレーキランプスイッチ入力、 ４３右ウインカースイッチ入力、
４４ 左ウインカースイッチ入力、 ４５ ヘッドライトスイッチ入力、
４６ ワイパースイッチ入力、 ４７ 車内ＬＡＮ、 ５１ 方位情報、
５２ 車速情報、 ５３ 車両情報、 ５４ 配信情報、 ９０ 情報入出力装置、１００ 車載狭域無線通信装置、
１０１〜１０４ 車載狭域無線通信装置用搭載した車両、 １１０ 運行状態データ、２００ 路側狭域無線通信装置、
２０１ 路側狭域無線通信装置用アンテナ、
２０２ アンテナ支持ポール、 ２０３ 通信エリア、 ２０４ 基点アンテナ、
２０５ 基点アンテナ用支持ポール、 ２０６ 基点アンテナ通信エリア、
２１０ 横断者検出用カメラ、 ３００ 横断者。

Claims (8)

1. 車両に搭載され、路側に設置された路側狭域無線通信装置から特定の配信情報を再生するべき車両の運行状態データを受信する受信手段、
   自車の運行状態を検出する運行状態検出手段、
   検出した自車の運行状態が前記運行状態データと一致したとき自車のＩＤを前記路側狭域無線通信装置に対し送信するＩＤ送信手段、
   前記路側狭域無線通信装置が前記ＩＤに対して個別配信した特定の配信情報を再生する再生手段とを備えたことを特徴とする車載狭域無線通信装置。
2. 前記運行状態データは、前記車両の進行方位を含むものであることを特徴とする請求項１に記載の車載狭域無線通信装置。
3. 前記運行状態データは、前記車両の進行方位の他、更に前記車両の車速、ブレーキの作動状態、ウィンカースイッチの作動状態、操向車輪の指向方向の少なくとも一つを含むものであることを特徴とする請求項１に記載の車載狭域無線通信装置。
4. 前記車両の進行方位は、前記車載狭域無線通信装置内に設置した地磁気センサにより検出されることを特徴とする請求項２又は３に記載の車載狭域無線通信装置。
5. 前記車載狭域無線通信装置はアンテナ部を有し、前記地磁気センサは前記アンテナ部に設置されていることを特徴とする請求項４に記載の車載狭域無線通信装置。
6. 前記車両の進行方位は、ＧＰＳを用いて検出されたものであることを特徴とする請求項２又は３に記載の車載狭域無線通信装置。
7. 前記車両の進行方位は、ジャイロを用いて検出されたものであることを特徴とする請求項２又は３に記載の車載狭域無線通信装置。
8. 前記車両の進行方位は４以上３２以下の数値データにコード化されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の車載狭域無線通信装置。

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