JP4539361B2

JP4539361B2 - 移動体通信装置

Info

Publication number: JP4539361B2
Application number: JP2005038692A
Authority: JP
Inventors: 圭睦小西; 泰正山本; 栄二丹羽
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd; Aisin Corp
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 2005-02-16
Filing date: 2005-02-16
Publication date: 2010-09-08
Anticipated expiration: 2025-02-16
Also published as: EP1693816A2; EP1693816A3; US20060181431A1; CN1822522B; JP2006229397A; KR20060092128A; DE602006011226D1; KR100997761B1; CN1822522A; US7443314B2; EP1693816B1

Description

本発明は、複数の移動体の各々に搭載し各移動体相互で情報を交換する移動体通信装置に関し、特に、複数の車両間で移動関連情報を交換する通信装置に関する。

従来から、複数の車両間で信号を送受信し各種情報を交換する通信装置が知られており、例えば特許文献１には、複数の車両間において情報を通信可能な車車間通信システムが開示されている。この特許文献１においては、各車両は、運転支援用として自車両に搭載された運転支援用カメラによって、自車両の周囲の画像を撮影し、撮影された周囲画像に基づいて自車両の周囲の交通状況等の走行関連情報を検出し、他車両に無線で送信するシステムが提案されている。

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知られている。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。

特開２００１−２８３３８１号公報

前掲の特許文献１に記載の装置によれば、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。然し乍ら、一般に、車両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、信号を遮蔽するような通信障害物がある場合には、その影に隠れる車に対しては通信が困難となる。

これに対し、前述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を利用すれば、移動体間で、直接信号を送ることができ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。例えば、建物等の存在によって直接信号を送受信できない状態の車車間通信にも適用可能である。しかし、車両等の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、通信効率が悪くなる。

そこで、本発明は、複数の移動体の各々に搭載し各移動体相互で情報を交換する移動体通信装置において、複数の移動体間に通信障害物が存在する場合でも、適切な移動体の移動体通信装置を介して中継処理を行ない、適切な情報を送受信し得るようにすることを課題とする。

上記の課題を達成するため、本発明は、請求項１に記載のように、複数の移動体の各々に搭載し各移動体相互で情報を交換する移動体通信装置において、前記複数の移動体は、夫々、各移動体に搭載した撮像手段により当該移動体の周囲の環境を検出する周囲環境検出手段と、前記撮像手段から入力される画像信号に基づき無線信号を遮蔽するような通信障害物の有無を判定することにより、中継の適否を判定する中継適否判定手段と、前記移動体の状態を表す情報及び前記中継適否判定手段の判定結果情報を含む第１の信号を送信する第１の送信処理手段と、該第１の送信処理手段が送信した第１の信号を受信して記憶手段に順次記憶する第１の受信処理手段と、前記記憶手段に記憶された前記第１の信号に基づき中継の可否を判定し、中継依頼すべき移動体を指定した情報を含む第２の信号を送信する第２の送信処理手段と、該第２の送信処理手段が送信した第２の信号を受信して前記中継依頼の有無を判定し、前記中継依頼を送信した移動体に対し中継処理を行なう第２の受信処理手段とを備えたものとし、前記複数の移動体のうちの一の移動体が、前記第１の送信処理手段により前記第１の信号を前記複数の移動体のうちの他の移動体に送信し、該他の移動体が、前記第１の受信処理手段により前記第１の信号を受信して前記記憶手段に順次記憶する場合において、前記他の移動体の第２の送信処理手段により、前記記憶手段に記憶された前記第１の信号に基づき中継の可否を判定して、中継依頼すべき移動体を指定した情報を含む前記第２の信号を前記一の移動体の第２の受信処理手段に送信し、該第２の受信処理手段は、前記第２の信号を受信して前記中継依頼の有無を判定し、前記中継依頼を送信した移動体に対し中継処理を行なうように構成したものである。

上記の移動体通信装置において、請求項２に記載のように、前記各移動体は表示装置を備え、該表示装置に、前記撮像手段によって撮像された画像が表示されるように構成するとよい。尚、前記移動体としては車両、特に自動車があり、前記移動体の状態を表す情報としては、例えば移動体たる車両に関しては、自車両の位置及び走行状態を示す車両情報となる。

また、前記中継適否判定手段は、請求項３に記載のように、前記撮像手段から入力される前記画像信号に含まれる輝度の変化の分布に基づいて当該移動体の周囲環境の複雑度を求め、該複雑度が所定の設定値よりも大きい場合には当該移動体の周囲に前記通信障害物有と判定するように構成することができる。

本発明は上述のように構成されているので以下の効果を奏する。即ち、請求項１に記載の移動体通信装置においては、周囲に通信障害物がない移動体の移動体通信装置を中継対象として選択することができるので、適切な情報を効率よく送受信することができる。つまり、送受信信号を遮蔽するよう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、あらゆる移動体が無秩序に中継される場合に比べ、極めて効率よく送受信することができる。

更に、請求項２に記載のように、各移動体に表示装置を備えたものとし、これに撮像手段によって撮像された画像が表示されるように構成すれば、容易に周囲の環境を事前に確認することができる。また、中継適否判定手段を請求項３に記載のように構成すれば、簡易な構成で、確実に通信障害物の有無を判定することができる。

上記の構成になる本発明の移動体通信装置の具体的一態様について、以下に図面を参照して説明する。図１は、移動体として車両に適用され、複数の車両の各々に対し、以下のように構成された移動体通信装置が搭載され、後述するように車車間通信が行なわれる。例えば、移動体たる各車両として、図１において一点鎖線で示す車両Ａ及び車両Ｃの各々に、以下の構成になる移動体通信装置が搭載されている。即ち、例えば車両Ａにおいては、周囲の環境を検出する周囲環境検出手段ＳＤと、この周囲環境検出手段ＳＤの検出結果に基づき中継の適否を判定する中継適否判定手段ＴＲと、車両（車両Ａ）の状態を表す情報及び中継適否判定手段ＴＲの判定結果情報を含む第１の信号（Ｓ１）を送信する第１の送信処理手段Ｔ１が構成されている。更に、第１の送信処理手段Ｔ１が送信した第１の信号（Ｓ１）を受信して記憶手段ＭＲに順次記憶する第１の受信処理手段Ｒ１と、記憶手段ＭＲに記憶された情報に基づき中継の可否を判定し、中継依頼すべき車両（例えば車両Ｃ）を指定した情報を含む第２の信号（Ｓ２）を送信する第２の送信処理手段Ｔ２と、この第２の送信処理手段Ｔ２が送信した第２の信号（Ｓ２）を受信して中継依頼の有無を判定し、第１の送信処理手段Ｔ１を介して中継依頼を送信した（自車両以外の）車両（例えば車両Ｃ）に対し中継処理を行なう第２の受信処理手段Ｒ２が構成されており、図１に示すように同様の構成の車両Ｃとの間で送受信される。尚、第１の信号（Ｓ１）及び第２の信号（Ｓ２）は、必ずしも個別の信号とする必要はなく、後述するように所定のサイクルで送受信される送受信信号の中に両者の機能を含めるように構成すればよい。

上記の周囲環境検出手段ＳＤとしては撮像手段ＣＭを含み、例えば、車両の前端付近に装着され、車両前方及び所定角度の左右方向の画像を撮像可能に構成される。また、第１及び第２の送信処理手段Ｔ１及びＴ２並びに第１及び第２の受信処理手段Ｒ１及びＲ２は以下に説明するように無線送受信機で構成することができる。また、上記の各手段は図２に示す各装置によって構成することができる。

図２は、上記各手段を包含する移動体通信装置の具体的構成の一例を示すもので、本実施形態の移動体通信装置１０は、無線送受信機１１及び送受信装置（送受信ＥＣＵ）１６（上記送信処理手段及び受信処理手段）、カメラ１３（撮像手段）及び画像処理装置１４（周囲環境検出手段）、並びに処理装置（処理ＥＣＵ）１５（上記送信処理手段及び受信処理手段）及びメモリ１８（記憶手段）を備えている。また、移動体通信装置１０の処理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、無線通信（送受信）により情報の交換を行なうもので、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、情報交換が可能である。無線送受信機１１で受信される情報は、送受信ＥＣＵ１６にて処理され、必要に応じて処理ＥＣＵ１５に出力される。また、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、種々の情報が直接送信されるように構成されている。

無線送受信機１１から送信される情報としては、車両の状態を表す情報、例えば、自車両の位置及び走行状態を示す車両情報がある。自車両の位置を示す情報には、ナビゲーション装置２１にて検出される自車両の現在位置（緯度、経度で、以下、自車位置という）及び自車両の進行方向が含まれ、自車両の走行状態を示す情報には、車速センサ２３で検出される車速が含まれる。更に、カメラ１３によって撮像された画像も車両情報に包含され得る。これら自車位置、進行方向及び車速等の情報は、処理ＥＣＵ１５を介して送受信ＥＣＵ１６に供給され、それらの情報がまとめられ、自車両の車両ＩＤとデータシリアルナンバーが付された車両情報として所定時間毎に送信される。更に、車両情報データには、データ転送数が自動的に付される。このデータ転送数としては、自車両の車両情報に関して最初に送信されたデータにはｎ（例えば、４、５等の整数）が付され、その車両情報を受信した車両から転送されたデータには（ｎ−１）の番号が付される。つまり、転送される毎に、１少ないデータ転送数が順次付されるようになっている。また、送受信ＥＣＵ１６においては、受信された情報のデータ転送数が０より大きい場合には、その情報が中継・転送（ホッピング）されるように構成されている。

カメラ１３は、例えば車両の前端付近に装着され、前方及び所定角度の左右方向の画像を撮像可能に構成されており、撮像された画像の映像信号は画像処理装置１４に出力される。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き、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ような通信障害物の有無を判定し得るように構成されている。その判定方法としては、例えば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って行なわれる。つまり、撮像画像を複数に分割してブロックを設定し、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は、自車両の周囲に通信障害物有と判定するように構成されており、その判定結果は処理ＥＣＵ１５に出力される。尚、この判定方法の詳細は、例えば特開２００３−６７７２７号公報に記載されているため、詳細な説明は省略する。

以上のように、本実施形態では、周囲環境検出手段がカメラ１３及び画像処理装置１４で構成され、このような簡易な構成によって通信障害物の有無を判定することができる。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、色相、彩度、濃度などに基づくものであってもよい。通信障害物の有無を判定する手段としては、上記の画像処理に限らず種々の態様があり、また、画像を用いることなく、レーザ、赤外線、ソナー等を用いて通信障害物の有無を判定することも可能である。

処理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（中央演算ユニット）等から成るデジタルコンピュータにて構成され、画像処理装置１４の出力（自車両の周囲における通信障害物の有無）に基づき、後述するように中継適否（ホッピング適否）を判定し得るように構成されている。更に、カメラ１３にて撮像された画像を表示装置２２に表示し、あるいは、送受信ＥＣＵ１６から入力される他車両の車両情報に基づき、自車両の周囲の環境を表示装置２２に表示する機能も有するほか、種々の処理機能を有する。また、通信障害物の有無の判定は、画像処理装置１４ではなく処理ＥＣＵ１５にて行なうように構成してもよい。而して、画像処理装置１４、処理ＥＣＵ１５及び送受信ＥＣＵ１６における処理分担は上記に限らず、設計の便宜等に応じて自由に設定される。

尚、ナビゲーション装置２１は、地図データベース２１ａ、ナビゲーションＥＣＵ２１ｂ及び現在位置検出装置２１ｃ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し、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なうように構成されている。車速センサ２３は、例えばトランスミッションのパルスを検出して車速信号として処理ＥＣＵ１５に供給されるように構成されている。

表示装置２２は、例えば車両のインスツルメントパネル付近に配設されるディスプレイ（図示せず）であり、通常は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、処理ＥＣＵ１５によって、ナビゲーション装置２１としての画像と、それ以外の画像、例えば、他車両の車両情報に基づく自車両の周囲の環境を示す画像や、カメラ１３にて撮像された画像とが切り替えられるように構成されている。

上記の構成になる移動体通信装置１０は複数の車両に搭載され、各車両の画像処理装置１４、処理ＥＣＵ１５及び送受信ＥＣＵ１６においては、図４乃至図８に示すように情報の送受信処理が所定のサイクルで繰り返し実行される。先ず、図４は情報送信処理のメインルーチンを示すもので、図５及び図６のサブルーチンを含み、図１における第１及び第２の送信処理手段Ｔ１及びＴ２による処理が実行される。そして、図７は情報受信処理のメインルーチンを示すもので、図８のサブルーチンを含み、図１における第１及び第２の受信処理手段Ｒ１及びＲ２による処理が実行される。尚、図４乃至図８に示す送受信処理は、各車両における第１及び第２の送信処理手段Ｔ１及びＴ２並びに第１及び第２の受信処理手段Ｒ１及びＲ２としての処理がまとめられており、自車両としての処理と他車両としての処理が混在するので、以下においては図３を参照しながら説明する。例えば、自車両としての処理は図３の車両Ａにおける処理を表し、他車両としての処理は図３の車両Ｃにおける処理を表すこととする。

図４において、先ず、ステップ１０１にて自車位置、進行方向及び車速等の車両情報が入力される。そして、ステップ１０２にてホッピング（中継・転送）の適否が判定されると共に、ステップ１０３にて中継依頼作成処理が行なわれ、これらの結果がステップ１０４にて送信される。ステップ１０２におけるホッピング判定は、第１の送信処理手段Ｔ１にて実行され、図５に示すように処理される。即ち、図５のステップ２０１においては、図２のカメラ１３によって自車両の周辺環境（例えば、前方、側方、後方あるいは全周囲の状況）が画像として検出され、その画像信号に基づき、ステップ２０２にて周辺環境が良好か否か（周辺環境が開けているか否か）が判定される。例えば、図３の車両Ｃのように通信障害物（図３に斜線で示す建物等）が無い状態であれば、ホッピング適と判定され、ステップ２０３に進み、ホッピング適フラグがセット（１）される。これに対し、図３の車両Ａのように通信障害物が存在する状態であれば、ホッピング不適と判定され、ステップ２０４に進み、ホッピング適フラグがクリア（０）される。これらのホッピング適フラグの有無は中継可否判定結果に相当し、前述の車両ＩＤ及びデータシリアルナンバーと共に（図４のステップ１０４にて）車両情報として周囲車両に対して送信される。

次に、図４のステップ１０３における中継依頼作成処理は、第２の送信処理手段Ｔ２にて実行され、図６に示すように行なわれる。即ち、ステップ３０１にて、メモリ１８（記憶手段）内に構成される各車両の車両テーブルに、中継可否判定結果たるホッピング適フラグの有無が読み込まれる。例えば、図３における車両Ａについてはホッピング適フラグが（０）として記録され、車両Ｃについてはホッピング適フラグが（１）として記録される。

続いて、ステップ３０２において、所定の範囲内（例えば、車両Ａから見て、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（図３のＺａ）内に位置し、且つ近接した範囲（図３のＺｐ）外）に位置する他車両に関し、ホッピング適フラグ（１）を有する車両の有無が判定される。例えば、車両Ａから見て、信号が届く範囲（Ｚａ）内には車両Ｂ、Ｃ及びＥが存在するが、車両Ｂ及びＥは範囲Ｚｐ内であるので除かれ、両条件を充足しホッピング適フラグ（１）を有する車両は車両Ｃのみとなるので、中継依頼車両として車両Ｃが指定され、図４のメインルーチンに戻る。尚、この中継依頼車両として指定された情報も車両情報として（図４のステップ１０４にて）送信される。

一方、ステップ３０２の条件を充足する車両が存在しないと判定されると、ステップ３０４に進み、中継依頼車両は無とされてメインルーチンに戻る。尚、ステップ３０２の条件における上記の近接した範囲（図３のＺｐ）は、自車両から所定距離を基準に設定すればよいが、更に、複数の該当車両がある場合には、例えば、信号が届く範囲（Ｚａ）内で最も離隔した車両を選択して指定するように構成してもよく、選択条件としては種々の態様に設定することができる。

図７は情報受信処理のメインルーチンを示すもので、ステップ４０１における中継処理は、第２の受信処理手段Ｒ２にて実行され、図８に示すように処理される。先ず、ステップ５０１において中継依頼の有無が判定される。尚、前述の車両情報の中に、中継依頼を必要とするかの情報が含まれているので、この情報に基づき中継依頼の有無を判定することができる。ステップ５０１において中継依頼有と判定された場合には、中継依頼を必要とするステップ５０２に進む。ステップ５０２においては、他車両から送られてきた車両情報の中から、中継依頼車両が自車両となっているか否かが判定される。中継依頼車両が自車両であると判定された場合には、ステップ５０３にて中継依頼の処理が行なわれるが、中継依頼車両が自車両でないと判定された場合には、送られてきた情報の中継は行なわれない。

例えば、図３において、周辺環境が良好な車両Ｃに対して、車両Ａが中継依頼を希望する場合には、車両Ａは、中継依頼車両を車両Ｃとして中継依頼車両の情報を車両情報の中に含める。車両Ａの送信情報を受信した車両Ｃは、図３においては車両Ａからみると他車両ではあるが、情報の中継を行なう場合には他車両であっても情報が中継される際には自車両となり、車両Ｃにおいて中継処理が行なわれる。即ち、図８のステップ５０３において、車両Ｃの第２の受信処理手段Ｒ２から第１の送信処理手段Ｔ１に対し中継依頼が行なわれる。しかし、仮に、周辺環境が車両Ｃよりも良好でない車両Ｈが車両Ａからの情報を受信したとしても、車両Ａからの情報を伝達する車両としての中継依頼車両が車両Ｈとなっておらず、車両情報の中に含まれていないので、車両Ａからの情報が車両Ｈによって中継処理が行なわれることはない。而して、ステップ５０３において、上記の中継依頼に応じて、例えば周囲環境検出手段ＳＤの検出結果として、車両Ｃで撮像されたカメラ画像が、第１の送信処理手段Ｔ１から送信され、例えば車両Ａの第２の受信処理手段Ｒ１にて受信される。

而して、車両Ａにおいては、図３に白抜矢印で示すように直前の車両Ｂを越えて前方に位置する車両Ｃで撮像された画像を、図２の表示装置２２で表示することができるので、直前の車両Ｂに比べ、格段に広範囲（図３のＺｃ）における開けた環境を事前に確認することができる。図９は、従来の移動体通信装置を備えた車両Ａにおける通信状況を示すもので、車両Ｂ、Ｃ、Ｄ及びＥとは送受信可能であるが、それ以外の車両とは不可能である。従って、図３と対比すれば明らかなように、従来の移動体通信装置では中継処理による効果は期待できないことが分かる。これに対し、本実施形態の移動体通信装置によれば、複数の車両Ａ乃至Ｋ間に建物等の通信障害物が存在する場合でも、適切な車両の移動体通信装置を介して中継処理が行なわれ、適切な情報を送受信することができる。

本発明の移動体通信装置の一実施形態の構成を示すブロック図である。本発明の一実施形態における移動体通信装置を含む具体的構成例を示すブロック図である。本発明の一実施形態における移動体通信装置の通信状態の一例を示す平面図である。本発明の一実施形態における情報送信処理のメインルーチンを示すフローチャートである。本発明の一実施形態におけるホッピング判定処理を示すフローチャートである。本発明の一実施形態における中継依頼作成処理を示すフローチャートである。本発明の一実施形態における情報受信処理のメインルーチンを示すフローチャートである。本発明の一実施形態における中継処理を示すフローチャートである。従来の移動体通信装置による通信状態の一例を示す平面図である。

符号の説明

Ａ〜Ｋ車両
ＳＤ周囲環境検出手段
Ｔ１第１の送信処理手段
Ｔ２第２の送信処理手段
Ｒ１第１の受信処理手段
Ｒ２第２の受信処理手段
ＴＲ中継適否判定手段
ＣＭ撮像手段
ＭＲ記憶手段
１０移動体通信装置
１１無線送受信機
１３カメラ
１４画像処理装置
１８メモリ
２１ナビゲーション装置
２２表示装置

Claims

複数の移動体の各々に搭載し各移動体相互で情報を交換する移動体通信装置において、前記複数の移動体は、夫々、各移動体に搭載した撮像手段により当該移動体の周囲の環境を検出する周囲環境検出手段と、前記撮像手段から入力される画像信号に基づき無線信号を遮蔽するような通信障害物の有無を判定することにより、中継の適否を判定する中継適否判定手段と、前記移動体の状態を表す情報及び前記中継適否判定手段の判定結果情報を含む第１の信号を送信する第１の送信処理手段と、該第１の送信処理手段が送信した第１の信号を受信して記憶手段に順次記憶する第１の受信処理手段と、前記記憶手段に記憶された前記第１の信号に基づき中継の可否を判定し、中継依頼すべき移動体を指定した情報を含む第２の信号を送信する第２の送信処理手段と、該第２の送信処理手段が送信した第２の信号を受信して前記中継依頼の有無を判定し、前記中継依頼を送信した移動体に対し中継処理を行なう第２の受信処理手段とを備え、前記複数の移動体のうちの一の移動体が、前記第１の送信処理手段により前記第１の信号を前記複数の移動体のうちの他の移動体に送信し、該他の移動体が、前記第１の受信処理手段により前記第１の信号を受信して前記記憶手段に順次記憶する場合において、前記他の移動体の第２の送信処理手段により、前記記憶手段に記憶された前記第１の信号に基づき中継の可否を判定して、中継依頼すべき移動体を指定した情報を含む前記第２の信号を前記一の移動体の第２の受信処理手段に送信し、該第２の受信処理手段は、前記第２の信号を受信して前記中継依頼の有無を判定し、前記中継依頼を送信した移動体に対し中継処理を行なうことを特徴とする移動体通信装置。
前記各移動体は表示装置を備え、該表示装置に、前記撮像手段によって撮像された画像が表示されることを特徴とする請求項１記載の移動体通信装置。
前記中継適否判定手段は、前記撮像手段から入力される前記画像信号に含まれる輝度の変化の分布に基づいて当該移動体の周囲環境の複雑度を求め、該複雑度が所定の設定値よりも大きい場合には当該移動体の周囲に前記通信障害物有と判定することを特徴とする請求項１又は２記載の移動体通信装置。