JP4548604B2

JP4548604B2 - 車車間通信システム

Info

Publication number: JP4548604B2
Application number: JP2005173615A
Authority: JP
Inventors: 政義伊藤
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 2005-06-14
Filing date: 2005-06-14
Publication date: 2010-09-22
Anticipated expiration: 2025-06-14
Also published as: JP2006349405A

Description

本発明は、車車間通信システムに係り、特にＧＰＳを利用したナビゲーション装置の測位誤差を補正するに好適な車車間通信システムに関する。

従来、ＧＰＳ（全地球測位システム）を利用したナビゲーションシステムが広く活用されている。このナビゲーションシステムは、所定の衛星軌道を巡回する複数のＧＰＳ衛星から三つ以上の衛星の電波を同時に受信機で受信し、ＧＰＳ衛星と受信機との間の擬似距離を求めた後、この擬似距離に補正を加えて受信機（ナビゲーションシステムが搭載された車両等）の真の位置を求めるものである。しかしながらＧＰＳは、もともと軍事目的のために構築されたシステムであり、その機能の一部を民間に開放したＧＰＳ標準測位サービス（ＳＰＳ；standard positioning service）の場合、真の位置から約３８m〜１０mだけずれた誤差を生じることが否めない。このため、位置検出精度を高めるべく、既知の場所で受信したＧＰＳ衛星からの電波によって求められる位置情報と、真の位置情報との差からなる位置補正情報を求め、この位置補正情報をＦＭ放送の電波に重畳して送信する一方、受信機（ナビゲーションシステム）側では、ＦＭ放送の電波に重畳された位置補性情報を受けて上記ＧＰＳの測定誤差を補正するＤ−ＧＰＳ（Differential ＧＰＳ）方式が知られている。このＤ−ＧＰＳ方式によれば、測位誤差を約５ｍ以内にすることが可能である。

或いは、レクレーションビークルでキャンプ場などへ行ったとき、車載のナビゲーション装置（カーナビゲーション装置）を親機とし、携帯型のＧＰＳ受信機（子機）を家族の各人が所持してレクレーションビークルの近隣を移動する場合等において子機の測位精度を向上させることが可能なＧＰＳ支援装置が知られている（例えば、特許文献１を参照）。この支援装置において親機は、ＧＰＳ衛星からの電波を受信して自位置を特定すると共に、既知の現在地（基準位置）との誤差を誤差情報として生成する。一方、子機は、ＧＰＳ衛星からの信号を受信して現在の位置を測位すると共に、親機に対して誤差情報の送信を要求して誤差情報を受け取り、この誤差情報を元に測位した現在の位置を補正するようになっている。

またＧＰＳを利用したナビゲーションシステムにおいて、例えばトンネル内や高層ビルに挟まれた道路等を走行中、ナビゲーションシステムは、ＧＰＳ衛星からの信号を受信できないことがある（電波不感帯）。このよう電波不感帯に車両が到達したとき、電波不感帯に到達する直前に測位した自車両位置および自車両の速度並びに移動方向から現在の車両の位置を推定する位置補正装置も知られている（例えば、特許文献２を参照）。

一方、この種のＧＰＳを利用したシステムとして、ＩＴＳ（高度道路交通システム）の先進安全自動車：ＡＳＶ（Advanced Safety Vehicle）の一機能で、車両位置情報を相互に交換し衝突事故を防ぐシステムがある。このシステムは、例えば交差点やカーブなどの見通しの悪い箇所で車両に搭載されたセンサから検出困難な停止車両等を発見し、衝突事故を防止する。この衝突事故防止システムは、車両に搭載された通信装置を介して車車間通信を行い、車両状況（車両位置、速度、移動方向等）を相互伝送することによって安全運転の支援を行うものである。このようなシステムにあっては、ナビゲーションシステムから得られる車両位置の情報を基に車車間通信を用い車両状況の交換を行っている。
特開２００２−３１６７６号公報特開２００２−３５０１５７号公報

しかしながら、上述したＤ−ＧＰＳ方式を採用したナビゲーションシステムの場合、ＦＭ放送のサービスエリア外や放送停止時間帯では、位置補正情報の送信が行われないため、位置情報の補正ができず測位誤差が大きくなるという問題がある。
また、特許文献１に記載の親機を、道路近傍の予め既知の場所に配置し、子機を車両に搭載するナビゲーション装置として構築すれば、より精度の高い測位ができるものの、親機配置のためのインフラストラクチャーを整備する必要があり、膨大なコストがかかるという問題があり実用上好ましくない。

ところでＩＴＳ（高度道路交通システム）等においては、ＧＰＳによって得られる測位情報を車車間通信により車両間で車両状況の交換を行い、互いの位置を把握することにより精度の高い車両位置の計測が望まれている。このためナビゲーションシステムに特許文献２に記載の位置補正装置を適用することが考えられるものの、この文献に記載の位置補正装置は、あくまでＧＰＳ衛星の測位に要する遅延時間を実際の車両速度の変化から測位時間分だけ移動したものとして推定するものであって、ＡＳＶのような衝突事故防止システムに適用可能なレベルに到達していないという問題がある。

本発明は、上述した問題を解決すべくなされたものであり、その目的は、ＦＭ放送のサービスエリア外や放送停止時間等でＤ−ＧＰＳサービスの利用ができない場合、或いはＤ−ＧＰＳ方式による位置補正機能を搭載していないナビゲーションシステムであっても、車両の位置を精度よく測位すると共に、近隣に存在する互いの車両の位置を車車間通信によって精度良く補足することのできる車車間通信システムを提供することにある。

上述した目的を達成すべく本発明の車車間通信システムは、車両に設けられ、複数の衛星からそれぞれ送信される信号を受信して、これらの信号に基づいて現在位置を特定する位置特定手段と、路上に設けられてその設置された位置情報を含む信号を送信するビーコンから、該位置情報を受信する、車両に設けられた受信手段と、この受信手段で受信した上記位置情報と前記位置特定手段で特定した上記現在位置とを比較して前記位置情報と前記現在位置とのずれを示す誤差情報を求める誤差情報演算手段と、車両に設けられ、前記誤差情報演算手段で演算した上記誤差情報を、前記現在位置の特定に利用した複数の衛星を識別する衛星識別情報と共に送信する送信手段と、前記送信手段により送信された前記誤差情報および前記複数の衛星を識別する衛星識別情報を受けて、前記位置特定手段で特定された現在位置を補正する位置補正手段を備え、前記位置補正手段は、他車から送信された誤差情報に付随する複数の衛星を識別する衛星識別情報が、自車の現在位置の特定に用いた複数の衛星の衛星識別情報と一致したときに前記位置特定手段で特定された自車の現在位置を補正することを特徴としている。

具体的に上述のビーコンは、例えば図５に示すようにＶＩＣＳ（vehicle information and communication system）として道路に設置されて各種情報を送信する投受光部５０から送出される光ビーコンであって、この投受光部５０直下の所定の範囲（例えば進行方向に対して約３.５ｍの範囲）を通過する車両に対して、投受光部５０が配置されている場所の情報（位置情報）のほか、渋滞情報、道路障害情報等の各種情報を送出するものである。ちなみにＶＩＣＳビーコン（光ビーコン）を送出する投受光部５０は、主として交差点近傍に設置され、２４時間に亘って上述した各種情報等を提供している。

上述した車車間通信システムは、複数のＧＰＳ衛星から送信される信号に基づいて現在位置を特定する一方、路上に設けられてその設置された位置情報を含む信号を送信するビーコンから、該位置情報を受信し、複数のＧＰＳ衛星から送信された信号によって測位された現在位置と、ビーコンから送信された位置情報とを比較してＧＰＳ衛星によって測位された測定誤差を求める。そして近隣の車両に対してＧＰＳ衛星によって特定される現在位置のずれを補正することができる誤差情報を送信する。

車車間通信システムは、受信したＧＰＳ衛星が異なることによる誤った誤差補正を防止する。

車車間通信システムは、ＧＰＳ衛星によって測位される現在位置の測定誤差を補正する誤差情報を求めた近隣の車両からこの誤差情報を受けとり、現在の車両の位置を精度良く補正する。

このように本発明の請求項１に記載の車車間通信システムによれば、既知の位置情報を送信するビーコンからの信号を受信すると共に、ＧＰＳ衛星からの信号によって特定される現在位置とのずれ（誤差）を求め、この誤差情報を近隣の車両へ送信しているので、この補正情報を受信した近隣の車両は各々の車両に搭載されているナビゲーションシステムの位置補正を行うことができる。またこの位置補正は、近隣の車両がビーコンからの信号を受信するたびに行われるので、衛星位置の移動や衛星から送信される信号の伝搬状態の変化などがあったとしても常に最新のＧＰＳの位置補正情報（誤差情報）を送信することができる。

しかも、誤差情報を受信した近隣の車両等は、衛星識別番号を用いて自ナビゲーション装置が受信した複数のＧＰＳ衛星から求めた現在位置が補正可能かどうかを判断することができる。

また近隣の車両がビーコンの信号を受ける毎に正しい位置に補正することができる。しかもこのビーコンは、ＶＩＣＳの光ビーコンを利用しているので新たなインフラストラクチャーを構築することが不要であり実用上多大なる効果を奏する。

以下、本発明の一実施形態に係る車車間通信システムについて添付図面を参照しながら説明する。尚、図１〜図３は、本発明を実施する形態の一例であって、これらの図によって本発明が限定されるものではない。
図１は、本発明の一実施形態に係る車車間通信システムにおける装置本体の構成の概略を示す要部構成図である。この図において１は、複数のＧＰＳ衛星（図１に図示せず）からそれぞれ送信される信号を利用して車両の現在位置を測位するナビゲーション装置である。このナビゲーション装置１は、複数のＧＰＳ衛星からそれぞれ送信された信号を受信するＧＰＳ受信部２、このＧＰＳ受信部２が受信した信号からこのナビゲーション装置１が搭載された車両の位置を演算処理して求めるＧＰＳ位置演算部３、ＧＰＳ衛星によって測位される測定位置の誤差を補正するＦＭ放送電波に重畳されて送信される補正情報を受信するＤ−ＧＰＳ受信部４、このＤ−ＧＰＳ受信部４および後述するＧＰＳ位置誤差補正値からＧＰＳ位置演算部３が求めた現在位置情報を補正する位置補正処理部５、補正された現在位置情報および後述する周辺車両の状態をそれぞれ受けて表示情報を生成する表示制御部６、この表示制御部６によって生成された情報を車両の搭乗者等に示す表示部７を備える。

一方、この図において１０は、道路交通情報（ＶＩＣＳビーコン）を受け取るＶＩＣＳ装置である。このＶＩＣＳ装置１０は、例えば図５に示すように路上に設けられてその位置情報を含む道路交通情報を光ビーコンとして送信するＶＩＣＳ投受光部５０からの信号を受信するＶＩＣＳ受信部１１および光ビーコンによって送られる道路交通情報に含まれる投受光部５０（制御機５１）が配置された位置情報を求めるＶＩＣＳ位置演算部１２を備えている。

この装置本体は、ナビゲーション装置１から得られた現在位置とＶＩＣＳ装置１０から得られた位置情報とを比較してＧＰＳ衛星に基づいて得られる現在位置と、真の位置とのずれ（測位誤差）を補正するための誤差情報を演算により求めるＧＰＳ位置誤差補正演算部２０を備える。また装置本体には、ＧＰＳ位置誤差補正演算部２０によって得られた誤差情報およびナビゲーション装置１が測位した測位データ（生データ）を所定のデータフォーマットに変換する送信情報処理部２１、送信情報処理部２１が変換したフレームを図示しない周辺車両に送信する送信部３１および他の車両から送信されたフレームを受信する受信部３２を備えた無線通信部３０が設けられている。尚、この無線通信部３０によって送受信される周波数および送信部３１の送信出力および電波の型式、変調方式等は、電波法等によって規制される電波、或いは電波法規制適用外の微弱な電波を用いればよく、特に限定されるものではない。

ちなみに送信情報処理部２１は、上述した誤差情報および測位データ（生データ）以外に、例えば車両情報として車種、社名、色等、位置情報として緯度／経度、車速等の各種情報についても前述した所定のデータフォーマットに載せて送信部３１を介して送信する役割を担っている。
一方、自車および他車から送信された上述した各種情報を含むフレームは、受信部３２により受信されてこのフレームに含まれる各種情報を処理する受信情報処理部２２に与えられる。この受信情報処理部２２は、受信したフレームに含まれる誤差情報のほか、上述した車両情報を取り出す機能を備えている。そして、得られた誤差情報は、ＧＰＳ位置誤差補正情報としてナビゲーション装置１の位置補正処理部５へ与えられるようになっている。

概略的には、上述したように構成される本発明の車車間通信システムについて、その特徴ある作動手順に関し、図２に示すフローチャートを参照しながら説明する。
図２は、ＶＩＣＳビーコンを受信した車両に搭載された装置本体の作動手順を示すフローチャートである。まずＶＩＣＳ受信部１１は、ＶＩＣＳビーコン（光ビーコン）を受信したかどうかを判定する（ステップＳ１）。ＶＩＣＳ受信部１１が光ビーコンを受信したと判定したときＶＩＣＳ位置演算部１２は、ＶＩＣＳ投受光部５０が送信した光ビーコンに含まれる位置情報（ＶＩＣＳ投受光部５０が配置されている場所の位置情報）を求める（ステップＳ２）。そしてＧＰＳ位置誤差補正演算部２０は、ステップＳ２で求めたＶＩＣＳ位置情報と、ナビゲーション装置１のＧＰＳ位置演算部３が求めたＧＰＳ位置情報と差分を求めてＧＰＳ位置誤差補正値を求める（ステップＳ３）。求めた位置誤差補正値は、送信情報処理部２１によって所定のフォーマットにされて送信部３１を介して他車へ向けて送信される（ステップＳ４）。

上述したようにして送信部３１から送出された情報は、自車および図示しない他車の受信部３２によって受信される。図３は、この受信部３２によって受信された誤差情報によって自車位置を補正する作動手順を示したフローチャートである。
まず車両に搭載されたナビゲーション装置１は、複数のＧＰＳ衛星からそれぞれ送信された信号をＧＰＳ受信部２によって受信すると共に、ＧＰＳ位置演算部３によって自車の現在位置を求める（ステップＳ１０）。次いで受信情報処理部２２は、受信部３２が自車および図示しない他車から誤差情報を含むフレームを受信したかどうかを判定する（ステップＳ１１）。ステップＳ１１で誤差情報を含むフレームを受信したと判定した受信情報処理部２２は、このフレーム内に含まれる誤差情報を受信して、自車がこれから進行する方向に対する誤差情報かどうか（例えばこれから進行する交差点の真の位置を補正する誤差情報［補正情報］であるかどうか）を判定する（ステップＳ１２）。

ステップＳ１２で進行する方向の誤差情報が含まれると判定した受信情報処理部２２は、受信した誤差情報が自車のナビゲーション装置１が複数のＧＰＳ衛星からの信号を受信して現在位置を求めた衛星と一致するかどうかを受信フレーム中の衛星番号情報と比較して判定する（ステップＳ１３）。受信情報処理部２２は、ステップＳ１３で、自車のナビゲーション装置１が現在位置を求めた複数のＧＰＳ衛星と他車が誤差情報を生成するときに受信したＧＰＳ衛星とが一致すると判定したとき、この誤差情報を位置補正処理部５に与えて自車の現在位置を補正する（ステップＳ１４）。

一方、受信情報処理部２２は、ステップＳ１１で受信部３２が自車および図示しない他車から誤差情報を含むフレームを受信していないと判定したとき、ステップＳ１２で自車がこれから進行する方向に対する誤差情報でないと判定したとき、およびステップＳ１３で受信したフレームに含まれる誤差情報が自車のナビゲーション装置１が複数のＧＰＳ衛星からの信号を受信して現在位置を求めた衛星と一致しないと判定したとき、Ｄ−ＧＰＳ受信部４が受信した補正値を位置補正処理部５に与えて、現在位置の補正を行う（ステップＳ１５）。

なお、ステップＳ１５として、次のように位置補正をさらに追加して行ってもよい。受信情報処理部２２は、ステップＳ１３で、自車のナビゲーション装置１が現在位置を求めた複数のＧＰＳ衛星と他車が誤差情報を生成するときに受信したＧＰＳ衛星とが一致しないと判定したとき、他車が誤差情報を生成するときに使用したＧＰＳ衛星情報に基づき、再度自車のナビゲーション装置にて現在位置を求め、先に受信した誤差情報を位置補正処理部５に与えて自車の現在位置を補正する（ステップＳ１５）。

このようにして現在位置が補正された自車位置情報を受け取った表示制御部６は、この表示制御部６が表示制御する地図上に正しい自車位置を示すように補正を行うと共に、受信部３２が受信した周辺車両の状態（例えば、他車位置や速度）を示す周辺車両状態情報を表示部７に与える。そして表示部７は、これら各種情報を車両の搭乗者等に提供する。
具体的には、図４に示すように投受光部５０から送出される光ビーコンを受信した車両Ｓ_Ｔは、複数のＧＰＳ衛星からそれぞれ送信される信号を受信して、これらの信号に基づいて現在位置を特定する。このとき上述したようにＧＰＳ標準測位サービスＳＰＳの場合、真の位置から約３８m〜１０mだけずれた位置になることがあり、それぞれ同じＧＰＳ衛星から送出される信号を受信したナビゲーション装置１が表示する現在位置は、例えば車両Ｓ_ｓ，Ｒ_ｓのように道路外になることがあるものの、本発明の車車間通信システムは、ＶＩＣＳ光ビーコンによって送信される位置情報によって補正できる。つまり光ビーコンを受信した車両のナビゲーション装置１は、現在の車両位置を補正して真の位置であるＳ_Ｔを表示する。さらに光ビーコンを受信した車両Ｓ_Ｔは、周辺にある車両に対してＧＰＳ衛星によって特定される現在位置を補正する補正情報を送出する。このため、この信号を受けた周辺の車両は、誤差を含む車両位置Ｒ_ｓから真の車両位置であるＲ_Ｔに補正してナビゲーション装置１の表示部７に表示することができる。

かくして上述した本発明の車車間通信システムによれば、交差点近傍に配設された光ビーコンが送信する既知の位置情報を受信すると共に、この位置情報と複数のＧＰＳ衛星から受信した信号によって特定される現在位置とのずれ（誤差）を求め、この誤差情報を自車の周辺に存在する車両へ送信しているので、この補正情報を受信した近隣の車両は各々の車両に搭載されているナビゲーションシステムの位置補正を行うことができる。またこの位置補正は、近隣の車両がビーコンからの信号を受信する毎に行われるので、ＧＰＳ衛星位置が移動したり、ＧＰＳ衛星から送信される信号の伝搬状態の変化などがあったりしたとしても常に最新のＧＰＳの位置補正情報（誤差情報）を送信することができる。

また、本発明の車車間通信システムによれば、上述した誤差情報を求めるために用いた複数のＧＰＳ衛星を特定する情報（衛星識別番号）と共に、上述した誤差情報（位置補正情報）を送信するようになっている。このため、誤差情報を受信した車両等は、この衛星識別番号を用いて自らのナビゲーション装置１が受信した複数のＧＰＳ衛星から求めた現在位置が補正できるかどうかを判断すると共に、補正可能なときは補正情報を用いて真の自車位置に補正することができる。

しかも本発明の車車間通信システムは、ＶＩＣＳの光ビーコンを利用して位置補正を行っているので新たなインフラストラクチャーを構築することが不要であり、ＧＰＳを利用したＡＳＶ（Advanced Safety Vehicle）における車両位置の精度を高めることが可能となる等実用上多大なる効果を奏する。
尚、本発明の車車間通信システムは、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加えてもかまわない。

例えば、本発明の車車間通信システムは、ナビゲーション装置１が測位した測位データ（生データ）そのものも送信情報処理部２１が所定のデータフォーマットに変換して送出している。このため、受信側で位置補正する必要がない場合、或いは生データを必要とする場合であっても適用可能である。

本発明の一実施形態に係る車車間通信システムの主要部を示す概略構成図である。図１に示す送信情報処理部の作動手順を示すフローチャートである。図１に示す受信情報処理部の作動手順を示すフローチャートである。本発明の一実施形態に係る車車間通信システムを適用した車両の位置が真の位置に補正される一例を示す図である。道路近傍に配設されたＶＩＣＳ光ビーコン送受信部の概略構成およびその送受信範囲の一例を示す図である。

符号の説明

１ナビゲーション装置
２ＧＰＳ受信部
３ＧＰＳ位置演算部
４Ｄ−ＧＰＳ受信部
５位置補正処理部
６表示制御部
７表示部
１０ＶＩＣＳ装置
１１ＶＩＣＳ受信部
１２ＶＩＣＳ位置演算部
２０ＧＰＳ位置誤差補正演算部
２１送信情報処理部
２２受信情報処理部
３０無線通信部

Claims

車両に設けられ、複数の衛星からそれぞれ送信される信号を受信して、これらの信号に基づいて現在位置を特定する位置特定手段と、
路上に設けられてその設置された位置情報を含む信号を送信するビーコンから、該位置情報を受信する、車両に設けられた受信手段と、
この受信手段で受信した上記位置情報と前記位置特定手段で特定した上記現在位置とを比較して前記位置情報と前記現在位置とのずれを示す誤差情報を求める誤差情報演算手段と、
車両に設けられ、前記誤差情報演算手段で演算した上記誤差情報を、前記現在位置の特定に利用した複数の衛星を識別する衛星識別情報と共に送信する送信手段と、
前記送信手段により送信された前記誤差情報および前記複数の衛星を識別する衛星識別情報を受けて、前記位置特定手段で特定された現在位置を補正する位置補正手段を備え、
前記位置補正手段は、他車から送信された誤差情報に付随する複数の衛星を識別する衛星識別情報が、自車の現在位置の特定に用いた複数の衛星の衛星識別情報と一致したときに前記位置特定手段で特定された自車の現在位置を補正する
ことを特徴とする車車間通信システム。