JP4096875B2 - 通信装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両に搭載される通信端末と他の通信端末間で中継を利用して通信を行うための通信装置に関する。

近年、ＩＴＳ（Intelligent Transport Systems＝高度道路交通システム）やＶＩＣＳ（Vehicle Information and Communication System＝道路交通情報通信システム）等、道路を通行する車両に対して交通情報等の各種情報を提供するシステムの導入が進められている。

さらに、他車両と、各車両が有している交通情報や自車両の運転状態、自車両が検知した周囲の状態等の情報を交信しあうことで、自車の進路に関する情報把握を可能とする車々間通信システムが知られている。

こうした車々間や路車間の通信システムにおいては、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。そこで、交信範囲を拡大する技術として、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１参照）。この技術は、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２００１−３５８６４１号公報

しかしながら、この技術では、どの車両を中継局としてどのような優先度で宛先車両までの転送を行うかといった通信経路の設定は、発信者が行っているが、発信者が把握していた相手先までの状況と実際の状況との齟齬やその他の通信状況によっては発信者の指定した通信経路が適切でなく、本来なら優先度を高くすべき情報が低くすべき情報より優先して送られたり、無駄な中継を繰り返して通信トラフィックが増大してしまい、通信が重畳して適切な通信が行えない可能性がある。この結果、通信に遅延が生じる場合がある。

そこで本発明は、通信トラフィックを適切に維持し、優先度に応じた遅延の少ない通信を行うことが可能な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、本発明に係る通信装置は、車両に搭載された通信端末と他の通信端末との通信を中継する機能を有している通信装置において、通信データに中継方法、中継者による通信情報の閲覧・変更の許否を指定する中継情報を付加する中継情報設定手段と、他の端末へ中継する情報中の中継情報を参照して、中継者による通信情報の変更が許可されている場合に、前記中継情報を含む通信データを最新情報に応じて更新して送信する更新手段と、を備えていることを特徴とする。

この中継情報には優先順位情報を含み、更新手段は、送信情報間での優先順位を再評価して情報更新を行うことが好ましい。また、中継情報に中継者の固有ＩＤを含むとよい。

本発明の通信装置によれば、他の端末へと中継すべきデータを受信した場合、受信データ中の中継情報を参照する。中継情報で通信情報の閲覧が許可されている場合には、通信情報を閲覧する。また、中継情報で通信情報の変更が許可されている場合には、中継情報や通信情報そのものを自車の有する最新情報に応じて最新の情報に更新する。例えば、発信者が発信した時点と現時点とで端末間の位置関係等が変化して、最も効率のよい中継経路が変化した場合、送信すべき複数のデータ間で優先度を調整すべき必要が生じた場合、データが冗長している場合、等にデータを更新してデータを最適化する。

このように、中継者によるデータの更新を可能とすることで、通信トラフィック内でのデータの冗長発生が抑制でき、中継経路の最適化を図れるので、通信トラフィックを適切に維持することができる。これにより、データの遅延も抑制される。さらに、中継者によるデータの更新によって、宛先者に対して最新の情報を提供することができる。また、優先度を調整することで、真に緊急性の高いデータを優先して宛先者へと届けることができるので、実際には緊急性が低いにも関わらず、発信者が優先度を高く設定した情報によって通信トラフィックが混雑するのを抑制できる。中継者によるデータ閲覧許可によって同一通信によるデータ利用者を拡大し、通信トラフィックの軽減に寄与する。

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、本発明に係る通信装置である車々間通信装置の概略構成を示すブロック図である。本車々間通信装置１００は、車両に搭載されて他の移動・固定端末との通信を行うものであり、他の移動・固定端末には、他車両に搭載された車々間通信装置のほかに、路側に配置された通信装置（送受信局、中継局）等も含まれる。

送受信機１０は、アンテナ１１に接続され、高周波帯域（例えば、ミリ波やマイクロ波を用いたＧＨｚ帯）の電波を送受信することで他の端末装置との通信を行うものである。通信速度は数Ｍｂｐｓ以上であり、１００Ｍｂｐｓ超もありうる。通信方式としては帯域の有効利用のためスペクトラム拡散方式等を用いることができる。

送受信機１０は、高速の通信バス１３により、信号処理装置１４に接続されている。信号処理装置１４は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＣＰＵ等によって構成されている。この信号処理装置１４は、高速の通信バス１５により、ゲートウェイ装置１６に接続されるとともに、システム管理ＥＣＵ１８が接続されている。信号処理装置１４は、送受信機１０との間で送受するデータを一時的に格納するためのデータバッファ１４Ａと、中継信号データを一時的に格納するためのデータバッファ１４Ｂ、送受信データを処理する送受信データ処理部１４Ｃ、中継信号データを処理する中継信号処理部１４Ｄから構成される。

ゲートウェイ装置１６は、車内ＬＡＮ１７に接続され、これに接続された各種のマルチメディア装置３０、制御装置３２、計測装置３４との間で信号を送受する。マルチメディア装置３０としては、ナビゲーションシステム、オーディオ・ビデオシステム、車載カメラ、車載通信端末（相互接続された携帯電話・可搬式コンピュータ等の移動端末を含む。）が挙げられる。制御装置３２としては、エンジン制御装置、ブレーキ制御装置、車両挙動制御装置等が挙げられる。計測装置３４としては、ドアの開閉スイッチ等の各種スイッチ等が挙げられる。なお、車速センサ、Ｇセンサ、エンジン回転数センサ等の各種のセンサは直接車内ＬＡＮに接続されていてもよいが、制御装置３２（例えばエンジン制御装置）を通じて必要な情報を授受することが好ましい。

システム管理ＥＣＵ１８もまた、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＣＰＵ等によって構成されており、信号処理装置１４の作動を制御する機能を有する。システム管理ＥＣＵ１８は、送受信データ管理部１８Ａと中継信号管理部１８Ｂとを備えている。信号処理装置１４、システム管理ＥＣＵ１８は、ハード的に明確に区分されていなくてもよく、共通の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、信号処理装置１４、システム管理ＥＣＵ１８内の各部もハード的に明確に区分されていてもよく、複数のブロックが同一のハードウェアを共有する構成をとっていてもよい。

図２は、この車々間通信装置を用いた通信システムの概略構成図である。車両２００Ｍ、２００Ｎの各車々間通信装置１００Ｍ、１００Ｎは、それぞれに接続されたアンテナ１１Ｍ、１１Ｎ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。各車々間通信装置１００は、通信圏内に存在する車両や、固定局４００（専用アンテナ４０１と送受信機４０２から構成される。）との間で直接相互通信を行うほか、通信圏内に存在する車両や、固定局４００に通信内容を中継してもらい、これを順次繰り返すことで直接通信の圏外にある車両とは、通信を行うことができる。

次に、この車々間通信装置１００を利用した車々間通信について説明する。図３は、この通信処理のメイン処理を示すフローチャートであり、図４は、そのうちの中継通信処理の詳細を示すフローチャートである。

まず、送受信機１０によりアンテナ１１を用いて、通信データの送受信を行う（ステップＳ１）。図５は、この通信データのフォーマットの一例を示す図である。図５に示されるように、送受信データは、常時送受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５（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５（ｂ）参照）。そして、中継通信を行う場合には、付加情報部に中継通信であることを示す中継フラグと、相手先、中継優先順位、参照可否フラグ、情報加工可否フラグ、破棄可否フラグ等の中継通信に必要な情報が挿入される。受信したデータは、データバッファ１４Ａ中に格納される。

ステップＳ３では、信号思慮装置１４の中継信号処理部１４Ｄがデータバッファ１４Ａのデータ中の付加情報部のデータをデータバッファ１４Ｂへと転送し、この付加情報部データを参照することで、受信したデータ中の中継通信の有無を判定する。中継通信がある場合のみ、ステップＳ５の処理を行い、その他の場合には、ステップＳ７へと移行する。

ステップＳ５の処理の詳細を図４に示す。この処理は、基本的に中継信号処理部１４Ｄによって実行される。まず、宛先者情報等を参照することで、中継を継続する必要があるか否かを判定する（ステップＳ５１）。中継を継続する必要があると判定した場合には、ステップＳ５３へ進み、発信者が中継情報の変更・修正を許可しているか否かを判定する。この中継情報の変更・修正の許否は発信者が中継により情報を送信する際に付加情報部に変更・修正の許否を規定するフラグ（情報加工可否フラグ）をセットしておく。受信者は、このフラグを参照することで変更・修正の許否を判定できる。フラグが存在しない場合は、変更・修正を許可しているものとして取り扱う（逆に禁止しているものとして取り扱うことも可能である）。

中継情報の変更・修正が許可されている場合は、さらに、システム管理ＥＣＵ１８により中継信号処理部１４Ｄへと送られた自車両の有している情報（他の端末から送信され、受信した情報を含む。）と、この受信データとを照合することで、中継情報を加工・修正・変更する必要があるか否かを判定する（ステップＳ５５）。

中継情報を加工・修正・変更する必要ありと判定した場合には、ステップＳ５７へと移行して、自車両の有している情報に基づいて中継情報の変更・加工や新規情報の追加を行う（ステップＳ５９）。次に、中継情報が自車両で利用可能な情報か否かを判定する（ステップＳ６１）。自車両で情報を利用する場合には、当該データをゲートウェイ装置１６へと送り、車内ＬＡＮ１７を通じてマルチメディア装置３０や制御装置３２へと送信し（ステップＳ６３）、ステップＳ６５へと移行する。ステップＳ５５で中継情報の加工・修正・変更は不要と判定した場合と、ステップＳ６１で自車両で利用可能な中継情報がないと判定した場合は、直接ステップＳ６５へと移行する。なお、中継情報の参照が禁止されている場合には、ステップＳ５９〜Ｓ６３の処理はスキップされる。

ステップＳ６５では、中継ルート等の変更を要するか否かを判定する。ここでいう中継ルートとは、中継する車両を個別に指定する場合のほか、単に中継する方向を指定したり、中継するエリアを指定する場合を含む。例えば、自車両の手前に交差点が存在する場合で、交差路を走行する車両に対しても中継された情報を伝達する必要がある場合には、中継ルート等を変更する必要があると判定して、ステップＳ６７へと移行して、最適な中継ルートを再設定する。

中継ルート等の再設定が終了したら、優先順位、規定ホップ数を変更する必要があるか否かを判定する（ステップＳ６９）。例えば、道路の渋滞状況により、規定のホップ数では所望の位置にいる車両まで伝達が不能と判定した場合や、複数の中継情報間で優先度を調整する必要があると判定した場合には、ステップＳ７１へと移行して、中継優先順位・規定ホップ数を変更する。

中継ルートの変更が禁止されている（許可されていない）場合には、ステップＳ６５〜Ｓ７１の処理はスキップされ、直接ステップＳ７３へと移行する。

中継優先順位等の変更が終了したら、送信データに付加する中継情報の再加工を行う（ステップＳ７３）。そして、次の中継者（他車両に搭載された通信端末や他の移動端末、あるいは中継局等の他の固定端末でもよい）を規定し（ステップＳ７３）、ホップ数を１減らして（デクリメント処理）、中継情報送信を指示して（ステップＳ７５）、処理を終了する。

ステップＳ５５で中継情報の変更・修正が禁止されていると判定された場合には、ステップＳ７３へと直接移行する。ステップＳ５１で中継を継続する必要がないと判定した場合には、ステップＳ７７へと移行して、中継を停止し・情報を破棄する処理を行う。そして中継停止を発信者に連絡する必要があるか否かを判定する（ステップＳ７９）。連絡の必要がないと判定した場合はそのまま処理を終了する。一方、連絡の必要があると判定した場合には、送信者向けのデータを作成するため、ステップＳ７３へと移行して中継データの加工を行う。

以上の中継通信処理が終了した場合、および、ステップＳ３で中継通信なしと判定した場合は、ステップＳ７へと移行して、自車向け情報（特に相手先を指定していない情報を含む。）の処理を行う。送受信データ管理部１８Ａは、信号処理装置１４の送受信データ処理部１４Ｃに指示して、自車が相手先に指定されている情報および不特定の相手に送信されている情報を抽出して、自車で処理しやすい形式に変更し、ゲートウェイ装置１６へと送信する。ゲートウェイ装置１６は、受信したデータを車内ＬＡＮ１７を通じてマルチメディア装置３０や制御装置３２へと提供する。

マルチメディア装置３０、制御装置３２は、得られたデータを基にして各種の処理を行う。例えば、進路方向の車両や中継局から工事や渋滞情報が得られた場合には、ナビゲーションシステムによりその旨を報知し、迂回路の情報を提供する。また、前方車両から緊急ブレーキ操作を行った旨の情報が得られた場合には、自車の速度、前方車両との距離等をもとにして、運転者に対して警報を発したり、さらに、追突回避のために自動的に減速・制動を行ったり、プリクラッシュシステムを作動させる等の乗員保護システムを作動させてもよい。

また、追い越し操作前に、前方車両に追い越しの許可を求めたり、合流時に本線の車両に割り込み許可を求める場合等、相手車両への回答を要する送信があった場合には、マルチメディア装置３０により、相手車両からの送信データを表示し、回答を入力または選択させるようにするとよい。

自車向け受信情報の処理が終了したら、送信データを作成する（ステップＳ９）。具体的には、自車情報をもとにして送受信データ処理部１４Ｃが基本情報と自車情報に関する付加情報を作成し、これにステップＳで中継信号処理部１４Ｄが作成した中継情報を付加して送信データを作成し、通信バス１３を通じて送受信機１０へと転送する。

送受信機１０は、転送された送信データをアンテナ１１から送信する（ステップＳ１１）。送信後に、車々間通信の終了指示の有無を判定し（ステップＳ１３）、終了指示がない場合のみステップＳ１に戻り、終了指示がなされた場合には処理を終了する。これにより、定期的に自車の情報を他の端末に通知するとともに、他車の情報を収集して処理を行うことができる。

図６、図７は、この中継通信の事例を示す図である。図６は、自車ＭがＴ字交差点の手前で信号待ち等のため停車している状態を示している。このＴ字交差点は、自車Ｍ前方で左右に分岐している。そして、交差点の両側に高層ビル等の通信を遮蔽する建造物５０、５１が存在する。

自車Ｍより後方に緊急車両Ａが存在し、このＡが反対車線へ移動して交差点へ接近しようとしている旨の情報がＡからＡ−Ｍ間に存在する車両Ｂ１、Ｂ２を中継して自車Ｍへ伝達されてきたとする。自車Ｍの車々間通信装置１００は、自車のナビゲーション装置で保持している地図情報や路車間通信により取得した地図情報等を参照することで、緊急車両接近情報の伝達方向を前方から左右方向（図中のＣエリアおよびＤエリア方向）へと切り替える必要があると判定し、伝達方向を変更してＣエリア、Ｄエリアを自車に向かって接近してきている車両に対してこの情報を中継する。これにより、Ｃエリア、Ｄエリア内を交差点に向かって接近して車両の運転者は、緊急車両Ａの交差点への進入およびそれに引き続いて起こるＣエリアまたはＤエリアへの進入を直接視認する前に予測することができるので、緊急車両Ａの進行が妨げられることがなく、この接近に伴う交差点付近での渋滞の発生を抑制し、緊急車両Ａを含めた車両がより安全に通行することができる。

また、Ｄエリア近く（例えば、路側の建物正面）に緊急車両Ａ’が停車中である旨をＤエリア内の車両から中継により受信した場合を考える。車々間通信装置１００は、同様に地図情報等を参照し、緊急車両Ａ’がすぐに発進したとしても交差点接近までに十分な時間があるか否かを判定し、時間を要すると判定した場合には、後続の車両Ｂ１、Ｂ２に対して緊急車両Ａ’停車中である旨を中継する際に、その優先度を低くして中継する。あるいは、中継情報を破棄して、中継を行わなくともよい。これにより、他の緊急性の高い情報を優先して中継することができ、通信負荷の増大を抑制して通信トラフィックを有効に利用することができる。

図７は、十字交差点に自車Ｍが接近している場合を例示している。交差点内には、右折待機中の車両が連なっており、自車Ｍは外側車線を直進することでこの交差点を通過しようとしている。車々間通信装置１００は、受信データと自車の有する地図情報とを参照することで、Ｄエリアで右折待機中の車両群の先頭車両である車両Ａを把握する。そして、車両Ａを中継車として指定し、Ｃエリアで右折待機中の車群の動向、特に、右折先頭車Ｂから発せられた動向情報を中継してくれるよう依頼する。なお、車両Ａが自発的に対向車線の車両情報を後続車両に対して中継するようにしてもよい。

特に、車両Ａが大型車両である場合、自車ＭからＣエリアの視認は困難であるうえに、車々間通信に利用されるギガヘルツ帯の電波は直進性が高いために、車両Ａが通信障害物となり、Ｃエリアと自車Ｍとの直接交信も困難となる（これをシャドウイングと称する。）。そこで、車両Ａを中継点としてＣエリアとＤエリア間での中継通信を行うことで、右折車は、直進車の状況を、直進車は右折車の状況を予め予測することができ、より安全に右折操作を行うことができる。

また、道路状況や車両の進行状況、さらには、並んでいる車両の種別等に応じて中継車は適切な中継方式を選択することができる。例えば、右折待機中の車両中の先頭車両以外に大型車両が存在する場合に、この大型車両が中継車として機能することで、先頭車両がシャドウイングの影響を受ける場合でも適切な中継通信を可能とする。

このように、中継者に対して発信者と同様の通信優先順位の決定機能と、変更機能を許可して、中継者の収集した情報に基づいて中継伝達方法の変更（宛先者、中継ルートの変更）や中継の停止・休止、情報破棄等を許可することで、客観的に必要性の高い情報を優先して伝送することができ、遅延を少なくして、通信負荷・通信トラフィックの増大を抑制することができる。

また、宛先者以外でも利用可能な情報を閲覧可能な状態で伝送することで、中継者が自車両および他車両に有益な情報であると判定した場合には、送信相手を拡大することが可能となる。このため、内容が共通する情報が個別に伝送されるのを抑制することができる。これによっても通信負荷・通信トラフィックの増大を抑制することができる。

また、中継方法を中継者が変更することができるため、シャドウイング車を中継車量として効率的な伝送を行うことができ、通信トラフィックの増大を抑制できる。

中継情報に中継者の固有ＩＤを付加しておくと、中継か否かの切り分けが容易になる。宛先者から発信者へと返信を行う場合も、この固有ＩＤを利用することで、効果的な中継を行うことができる。

以上の説明では、主に車々間通信を例に説明を行ったが、通信の相手先、中継者は、車載の通信端末に限られるものではなく、他の移動体、固定端末であってもよい。例えば、シャドウイングの起こりやすい山岳路等で路側に配置される中継局に対しても適用可能である。

本発明に係る通信装置である車々間通信装置の概略構成を示すブロック図である。 図１の車々間通信装置を用いた通信システムの概略構成図である。 図１の車々間通信装置における通信処理のメイン処理を示すフローチャートである。 図３の中継通信処理の詳細を示すフローチャートである。 通信データのフォーマットの一例を示す図である。 本発明に係る通信装置による中継通信の一例を示す図である。 本発明に係る通信装置による中継通信の別の例を示す図である。

符号の説明

１０…送受信機、１１…アンテナ、１３…通信バス、１４…信号処理装置、１４Ａ、１４Ｂ…データバッファ、１４Ｃ…送受信データ処理部、１４Ｄ…中継信号処理部、１５…通信バス、１６…ゲートウェイ装置、１７…車内ＬＡＮ、１８…システム管理ＥＣＵ、１８Ａ…送受信データ管理部、１８Ｂ…中継信号管理部、３０…マルチメディア装置、３２…制御装置、３４…計測装置、５０…建造物、１００…車々間通信装置、２００…車両、４００…固定局、４０１…専用アンテナ、４０２…送受信機。

Claims (3)

1. 車両に搭載された通信端末と他の通信端末との通信を中継する機能を有している通信装置において、
   通信データに中継方法、中継者による通信情報の閲覧・変更の許否を指定する中継情報を付加する中継情報設定手段と、
   他の端末へ中継する情報中の中継情報を参照して、中継者による通信情報の変更が許可されている場合に、前記中継情報を含む通信データを最新情報に応じて更新して送信する更新手段と、
   を備えていることを特徴とする通信装置。
2. 中継情報には優先順位情報を含み、前記更新手段は、送信情報間での優先順位を再評価して情報更新を行うことを特徴とする請求項１記載の通信装置。
3. 前記中継情報に中継者の固有ＩＤを含むことを特徴とする請求項１または２に記載の通信装置。

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